JP2019526869A - CAD system personalization method and means for providing confidence level indicators for CAD system recommendations - Google Patents

CAD system personalization method and means for providing confidence level indicators for CAD system recommendations Download PDF

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Abstract

確信レベル指標(CLI)を生成するようにデバイスを訓練するために機械学習を利用する方法及び手段。デバイスは、デバイスに提示された画像特徴に関する分類を推薦するように初期機械学習を使用して最初に訓練されたCADシステムである。特定の画像特徴にどのクラスが関連付けられるべきかに関するCADシステムの推薦の確信レベルをより良く示すために、確率的分類を利用して、人間のオペレータによって与えられた中間値が組み込まれる。Methods and means for utilizing machine learning to train a device to generate a confidence level indicator (CLI). The device is a CAD system that was initially trained using initial machine learning to recommend classifications for image features presented to the device. In order to better indicate the confidence level of the CAD system's recommendation as to which class should be associated with a particular image feature, probabilistic classification is used to incorporate intermediate values given by human operators.

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本特許出願は、2016年8月11日に出願され、及び「CADシステム推薦に関する確信レベル指標(confidence level indicator)を提供するためのCADシステムパーソナライゼーションの方法及び手段」という名称の、その内容全体が、本明細書において参照により全体として援用される米国特許出願第15/235,050号の継続出願である。
Cross-reference of related applications
[0001] This patent application was filed on August 11, 2016 and is named "Method and Means of CAD System Personalization to Provide a Confidence Level Indicator for CAD System Recommendations" The entire content of which is a continuation of US patent application Ser. No. 15 / 235,050, incorporated herein by reference in its entirety.

背景
[0002] 1.分野
[0003] 本発明概念は、一般に、医用画像及び解析に関し、並びに、より具体的には、医療診断用の画像報告データシステム(IRADS:image reporting and data system)の枠の中で、臨床的意思決定能力を向上させるシステム及び方法に関する。本発明概念は、システムのルールの解釈におけるグループ又は個人の偏りによる推薦臨床行為の逸脱を最小限に抑えるようにプログラミングされたコンピュータ支援診断(CAD:computer-assisted diagnosis)システムに関する確信レベル表示(CLI:confidence level indication)を提供する。
background
[0002] Field
[0003] The inventive concept relates generally to medical imaging and analysis, and more specifically, within the framework of an image reporting and data system (IRADS) for medical diagnosis. The present invention relates to a system and method for improving decision making ability. The concept of the present invention is a confidence level display (CLI) for a computer-assisted diagnosis (CAD) system programmed to minimize deviations in recommended clinical practices due to group or individual bias in the interpretation of system rules. : Confidence level indication).

[0004] 2.関連分野の考察
[0005] 毎年、1,300,000件を超える乳房生検が米国で行われており、及び4,500,000件を超える乳房生検が、世界中で行われている。これらの生検の内、80%が良性所見を得ている。乳房生検は、患者を臨床的リスクにさらす外傷性の体験であり、不快であり、及び値段が高い。
[0004] 2. Consideration of related fields
[0005] Each year, more than 1,300,000 breast biopsies are performed in the United States and more than 4,500,000 breast biopsies are performed worldwide. Of these biopsies, 80% have benign findings. Breast biopsy is a traumatic experience that puts patients at clinical risk, is uncomfortable and expensive.

[0006] 放射線科医などの訓練を受けた医療専門家は、通常、手作業で、又はコンピュータソフトウェアを使用して、医用画像内の疑わしい領域を識別及び分類しようと試みるであろう。次いで、放射線科医は、関連の評点方式に従って、各疑わしい領域を手作業で特性化するかもしれない。例えば、乳房内の疑わしい関心領域が、乳腺画像報告データシステム(BI−RADS:Breast Imaging Reporting and Data Systems)のガイドラインに従って特性化される場合がある。BI−RADSは、マンモグラフィ、超音波、又はMRIを使用して乳癌を診断するために放射線科医によって使用される、広く受け入れられているリスク評価及び品質保証ツールである。各疑わしい領域に割り当てられた分類は、今後の方針を決定し得る。例えば、疑わしい領域が、おそらく悪性であると分類された場合、生検が指示されるかもしれない。疑わしい領域が、正常であると分類された場合、それ以上の行為は行われないかもしれない。但し、疑わしい領域が、おそらく良性であると分類された場合、方針は、6ヶ月後に変化がないか調べるために検査を繰り返すことであるかもしれない。BI−RADS報告手法には、放射線科医が、画像ベースの所見の簡潔なレビューを提供し、並びに最終評価及び具体的な方針と共に、結果を照会する医師に明白及び一貫性のあるやり方で伝えることを可能にする、報告目的の標準レキシコン及び構造が含まれる。構造化された報告は、報告ターンアラウンドタイム(TAT)を早め、請求書の作成及び規制順守の文書化を簡単にし、並びに利用レビュー、品質保証、及びリサーチ目的のデータ抽出のプロセスを簡単にする助けにもなる。医療監査及びアウトカムモニタリングにより、このシステムは、相互評価の重要な機構及び患者の治療の質を高めるための品質保証データを提供する。標準化した様式でまとめられた結果は、人口統計データ及びアウトカムデータの保守及び収集解析を可能にする。   [0006] A trained medical professional, such as a radiologist, will typically attempt to identify and classify suspicious areas in a medical image, either manually or using computer software. The radiologist may then manually characterize each suspicious area according to an associated scoring scheme. For example, suspicious regions of interest within the breast may be characterized according to Breast Imaging Reporting and Data Systems (BI-RADS) guidelines. BI-RADS is a widely accepted risk assessment and quality assurance tool used by radiologists to diagnose breast cancer using mammography, ultrasound, or MRI. The classification assigned to each suspicious area can determine future policy. For example, if the suspicious area is classified as possibly malignant, a biopsy may be indicated. If the suspicious area is classified as normal, no further action may be taken. However, if the suspicious area is classified as possibly benign, the policy may be to repeat the test to see if there are any changes after 6 months. In the BI-RADS reporting approach, the radiologist provides a concise review of the image-based findings and communicates the results to the referring physician in a clear and consistent manner, with final assessment and specific policies Includes standard lexicons and structures for reporting purposes that allow Structured reporting accelerates report turnaround time (TAT), simplifies billing and regulatory compliance documentation, and simplifies the process of data review for usage review, quality assurance, and research purposes It also helps. Through medical audits and outcome monitoring, the system provides an important mechanism for mutual assessment and quality assurance data to enhance the quality of patient care. Results summarized in a standardized format allow for maintenance and collection analysis of demographic and outcome data.

[0007] 1993年のマンモグラフィの開始以来のBI−RADSの成功は、様々な医用画像報告データシステム用のさらに多くの類似のチェックリストベースのシステムの導入に拍車をかけた。類似の報告データシステムの一部のリストには、それぞれ前立腺、甲状腺、肝臓、及び肺癌診断用の前立腺画像報告データシステム(PI−RADS:Prostate Imaging-Reporting and Data System)、甲状腺画像報告データシステム(TI−RADS:Thyroid Imaging Reporting and Data System)、肝臓画像報告データシステム(LI−RADS:Liver Imaging Reporting and Data System)、及び肺RADSが含まれる。   [0007] The success of BI-RADS since the start of mammography in 1993 spurred the introduction of many more similar checklist-based systems for various medical image reporting data systems. Some lists of similar reporting data systems include Prostate Imaging-Reporting and Data System (PI-RADS), Thyroid Imaging Reporting Data System (PI-RADS) for diagnosing prostate, thyroid, liver, and lung cancer, respectively ( TI-RADS (Thyroid Imaging Reporting and Data System), Liver Imaging Reporting and Data System (LI-RADS), and lung RADS.

[0008] 基本的BI−RADS評価カテゴリは、以下の通りである。
[0009] 1:陰性、
[0010] 2:良性、
[0011] 3:おそらく良性、
[0012] 4.疑わしい、及び
[0013] 5:悪性を強く示唆。
[0008] The basic BI-RADS evaluation categories are as follows.
[0009] 1: negative,
[0010] 2: benign,
[0011] 3: Probably benign,
[0012] 4. Suspicious, and
[0013] 5: Strongly suggests malignancy.

[0014] カテゴリ0(BI−RADS0)及びカテゴリ6(BI−RADS6)もある。BI−RADS0は、比較のために以前の画像を確認する、又は追加の見解、より高品質なフィルム、若しくは追加の画像診断法のために患者に再び来てもらう努力を必要とする不完全な分類を示す。BI−RADS6は、生検によって既に証明された、証明済みの悪性を示す。   There are also category 0 (BI-RADS0) and category 6 (BI-RADS6). BI-RADS0 is an incomplete that requires previous images for comparison or an effort to get the patient back for additional views, higher quality films, or additional diagnostic imaging. Indicates the classification. BI-RADS6 shows a proven malignancy already proven by biopsy.

[0015] BI−RADS4の分類は、以下のサブカテゴリに分けられることが多い。
[0016] 4A:悪性の低い疑い、
[0017] 4B:悪性の中程度の疑い、及び
[0018] 4C:悪性の高い疑い。
The classification of BI-RADS4 is often divided into the following subcategories.
[0016] 4A: Low suspicion of malignancy,
[0017] 4B: moderate suspicion of malignancy, and
[0018] 4C: High suspicion of malignancy.

[0019] BI−RADSシステムによって提供される推薦患者管理は、関心領域が、疑わしい、又は非常に疑わしい、すなわち、BI−RADS4又はBI−RADS5と分類された場合、生検が指示されるべきである。疑わしい領域が、正常又は良性、すなわち、BI−RADS1又はBI−RADS2と分類された場合、それ以上の行為は行われなくてもよい。但し、疑わしい領域が、おそらく良性、すなわち、BI−RADS3と分類された場合、推薦は、変化がないか調べるための6カ月フォローアップである。BI−RADSスコアは、悪性腫瘍と相関した統計値であり、及び悪性腫瘍の決定性評価基準ではない。カテゴリ3(2%未満の悪性腫瘍のリスク)又はカテゴリ4(3%〜94%の癌の確率)の病変が、異なる程度の悪性乳房病変と見なされることが明らかとなっている。これは、不確かなものであると見なされるカテゴリ3の過形成結節に特に当てはまる。このような病変は、良性病変の明らかな特性は持たないが、それでも主観的にカテゴリ3の病変と見なされる。カテゴリ4の病変の1〜2個の非良性特性が存在するが、米国放射線医学会(American College of Radiology)は、詳細なガイダンスを何ら提供していない。これは、分類における観察者間の一貫性の低さにつながり、BI−RADSシステムの理想的な使用からの相違が生じる結果となる。さらに、カテゴリ4aは、一般的に、90%〜98%の良性病変から成り、4bは、50%〜90%の良性病変から成り、及び4cは、5%〜50%の良性病変から成り、並びにBI−RADS5は、0%〜5%の良性病変を有するが、全てが生検に進まなければならない。従って、BI−RADS4又はBI−RADS5のカテゴリの患者に対して行われた生検の内の80%もの生検が、良性であると判明する。   [0019] The recommended patient management provided by the BI-RADS system should be directed to biopsy if the area of interest is suspicious or very suspicious, ie, classified as BI-RADS4 or BI-RADS5. is there. If the suspicious area is classified as normal or benign, ie, BI-RADS1 or BI-RADS2, no further action may be taken. However, if the suspicious area is probably benign, ie, BI-RADS3, the recommendation is a 6 month follow-up to check for changes. The BI-RADS score is a statistical value correlated with a malignant tumor and is not a deterministic evaluation criterion of a malignant tumor. It has been shown that Category 3 (less than 2% risk of malignancy) or Category 4 (3% to 94% probability of cancer) lesions are considered to be of different degrees of malignant breast lesions. This is especially true for category 3 hyperplastic nodules that are considered uncertain. Such lesions do not have the obvious characteristics of benign lesions, but are still subjectively considered category 3 lesions. Although there are one or two non-benign features of Category 4 lesions, the American College of Radiology does not provide any detailed guidance. This leads to poor consistency between observers in the classification, resulting in differences from the ideal use of the BI-RADS system. Further, category 4a generally consists of 90% to 98% benign lesions, 4b consists of 50% to 90% benign lesions, and 4c consists of 5% to 50% benign lesions, As well as BI-RADS5 has 0% to 5% benign lesions, all have to go to biopsy. Thus, as many as 80% of biopsies performed on patients in the BI-RADS4 or BI-RADS5 category are found to be benign.

[0020] コンピュータ支援診断(CAD)システムは、放射線科医の診断パフォーマンスを向上させる可能性を持つ。しかし、実際には、放射線科医は、CADシステムによって行われる推薦を何時受け入れ、又は何時断るのかを知ることが難しい。   [0020] Computer-aided diagnosis (CAD) systems have the potential to improve the diagnostic performance of a radiologist. In practice, however, it is difficult for the radiologist to know when to accept or decline a recommendation made by the CAD system.

[0021] 特に、これらの知見を念頭に置いて、本発明概念の様々な局面が着想され、及び開発された。   [0021] Particularly with these findings in mind, various aspects of the inventive concept have been conceived and developed.

概要
[0022] 本発明概念は、CAD推薦システムに対する確信レベルをより良く示すために、人間のオペレータによって与えられた中間値を組み込んだ確率的分類を利用するように構成されたコンピュータ化されたシステムを提供する。
Overview
[0022] The inventive concept is a computerized system configured to utilize a probabilistic classification incorporating intermediate values provided by a human operator to better indicate the confidence level for a CAD recommendation system. provide.

[0023] 上記は、本発明概念のある局面において、診断支援システムをパーソナライズする方法を提供することによって達成することができる。この方法は、コンピュータ支援診断(CAD)システム推薦に関する確信レベル表示(CLI)を提供するようにデバイスを訓練するために機械学習を利用するステップを含んでいてもよい。このような訓練は、複数の訓練画像特徴にアクセスするステップを含んでいてもよい。複数の訓練画像特徴のそれぞれは、複数のクラスの内の既知のクラスと関連付けられてもよい。既知のクラスは、訓練画像特徴のそれぞれに関する既知の正しい診断決定に対応してもよい。   [0023] The above can be achieved in one aspect of the inventive concept by providing a method for personalizing a diagnostic support system. The method may include utilizing machine learning to train the device to provide a confidence level display (CLI) for computer-aided diagnosis (CAD) system recommendations. Such training may include accessing a plurality of training image features. Each of the plurality of training image features may be associated with a known class of the plurality of classes. The known class may correspond to a known correct diagnostic decision for each of the training image features.

[0024] 上記訓練は、複数の訓練画像特徴のそれぞれに対応した、少なくとも一人のオペレータからの複数の初期臨床医推薦診断決定にアクセスするステップをさらに含んでいてもよい。複数の初期臨床医推薦診断決定のそれぞれは、臨床医確信度を含んでいてもよい。   [0024] The training may further include accessing a plurality of initial clinician recommended diagnostic decisions from at least one operator corresponding to each of the plurality of training image features. Each of the plurality of initial clinician recommended diagnosis decisions may include a clinician confidence.

[0025] 上記訓練は、複数の訓練画像特徴のそれぞれに対応した複数のCADシステム推薦診断決定にアクセスするステップをさらに含んでいてもよい。複数のCADシステム推薦診断決定のそれぞれは、分類子出力スコア又はスコアのアンサンブルの組み合わせを含んでいてもよい。   [0025] The training may further include accessing a plurality of CAD system recommended diagnosis decisions corresponding to each of the plurality of training image features. Each of the plurality of CAD system recommended diagnostic decisions may include a classifier output score or a combination of score ensembles.

[0026] 上記訓練は、複数の訓練画像特徴のサブセットに対応した複数の初期臨床医推薦診断決定のサブセットにアクセスするステップをさらに含んでいてもよい。複数の初期臨床医推薦診断決定のサブセットは、複数の訓練画像特徴のサブセットに対応した特定のCADシステム推薦診断決定とは異なっていてもよい。   [0026] The training may further include accessing a plurality of initial clinician recommended diagnostic decision subsets corresponding to the plurality of training image feature subsets. The subset of initial clinician recommended diagnosis decisions may be different from the specific CAD system recommended diagnosis decision corresponding to the subset of training image features.

[0027] 上記訓練が、複数の訓練画像特徴のサブセットに対応した特定のCADシステム推薦診断決定のそれぞれに関するCLIスコアを定義する関数を生成するステップをさらに含んでいてもよい。   [0027] The training may further include generating a function that defines a CLI score for each particular CAD system recommended diagnostic decision corresponding to a subset of the plurality of training image features.

[0028] この方法は、一連の訓練画像と関連付けられた初期訓練データセットを提供することによって、デバイスを最初に訓練するために初期機械学習を利用するステップをさらに含んでいてもよい。初期訓練データセットの少なくとも一部は、複数のクラスの内の初期の既知のクラスと関連付けられた画像特徴を含んでいてもよい。複数のクラスは、初期の予め定められた可能な臨床行為と関連付けられてもよい。この方法は、デバイスに対する初期訓練データセットの提供の結果に基づいて、重み付けされたエラー項の費用関数を決定するステップをさらに含んでいてもよい。この方法は、診断するために重要であると予め定められた臨床的有意性の既知の例と関連付けられた特定の画像特徴値に対して、費用関数の特定のパラメータに重み付けを行う、及び/又はペナルティを科すステップをさらに含んでいてもよい。   [0028] The method may further include utilizing initial machine learning to initially train the device by providing an initial training data set associated with the series of training images. At least a portion of the initial training data set may include image features associated with an initial known class of the plurality of classes. Multiple classes may be associated with an initial predetermined possible clinical practice. The method may further include determining a weighted error term cost function based on the results of providing the initial training data set for the device. The method weights specific parameters of the cost function for specific image feature values associated with known examples of clinical significance that are predetermined to be important for diagnosis, and / or Or it may further include the step of penalizing.

[0029] この方法は、インタフェースによって選択された画像を受信するステップをさらに含んでいてもよい。選択された画像は、画像特徴を含んでいてもよい。この方法は、(i)選択された画像から少なくとも1つの画像特徴値を抽出すること、及び/又は(ii)複数のクラスからクラスを識別するために重み付けされた費用関数を使用して訓練されたデバイスに少なくとも1つの画像特徴値を適用することによって、具体的な臨床行為を与えるようにデバイスを利用するステップをさらに含んでいてもよい。このデバイスは、コンピュータ支援診断(CAD)システム推薦に関するCLIを提供するようにデバイスを訓練するために機械学習を利用する前に、初期機械学習を使用して、訓練されてもよい。複数の訓練画像特徴のサブセットに対応した特定のCADシステム推薦診断決定のそれぞれに関するCLIスコアは、特定のタイプの画像特徴に固有であり、及び/又は少なくとも一人のオペレータに固有であってもよい。関数の1つ又は複数のパラメータは、臨床医確信度、分類子出力スコア、及び/又は複数の訓練画像特徴のサブセットのそれぞれに関する既知の正しい診断決定を含んでいてもよい。CLIスコアを定義する関数を生成するステップは、CADシステムが、システムの推薦において、システムの確信により重く重み付けを行った画像の局所エリアを提供することを含んでいてもよい。   [0029] The method may further include receiving an image selected by the interface. The selected image may include image features. The method is trained using a weighted cost function to (i) extract at least one image feature value from a selected image and / or (ii) identify a class from multiple classes. The method may further comprise utilizing the device to provide a specific clinical action by applying at least one image feature value to the device. The device may be trained using initial machine learning before utilizing machine learning to train the device to provide a CLI for computer-aided diagnosis (CAD) system recommendations. The CLI score for each particular CAD system recommended diagnostic decision corresponding to a subset of multiple training image features may be specific to a particular type of image feature and / or unique to at least one operator. The one or more parameters of the function may include a known correct diagnostic decision for each of the clinician confidence, classifier output score, and / or a subset of the plurality of training image features. The step of generating a function that defines a CLI score may include the CAD system providing local areas of the image that are weighted more heavily on the system's confidence in system recommendations.

[0030] この方法は、CLIの1つ又は複数の段階又は訓練ステップ(例えば、初期訓練段階)を周期的に(例えば、年一回)繰り返すことによって、ある期間にわたるユーザ(例えば、放射線科医)の学習挙動に適応するステップをさらに含んでいてもよい。学習挙動は、ある期間にわたりCDI/CADシステムを使用した産物、例えば、癌を正しく検出及び/又は診断する能力の向上、及び/又は放射線科医が、ある期間にわたり獲得したかもしれない診断画像解析に対する他の学習経験であってもよい。複数の訓練画像特徴のサブセットに対応した複数の初期臨床医推薦診断決定のサブセットは、ある特定のオペレータ、複数の特定のオペレータ、機関、ロケール、ワークフロー位置、及び/又は複数の訓練画像特徴のサブセットに対応した特定のCADシステム推薦診断決定のそれぞれに関するCLIスコアを定義する関数と共に利用されることを含む、複数のオペレータによって下された最終決定の集約による初期決定プロファイル及び/又は最終決定プロファイルをさらに含んでいてもよい。つまり、個人又はグループの初期スコアは、CADレコメンダースコアを見た後に、それらのスコアに続いて記録される。これらのスコアは、訓練を受けたCADデバイス/システムが、訓練中に見た各症例に類似した症例に関して、個人又はグループの決定よりも正しい確率を推定するようにCLI又はそれと関連付けられた関数を訓練することを助けるために使用されてもよい。   [0030] The method involves periodically (eg, annually) repeating one or more phases or training steps (eg, initial training phase) of the CLI over a period of time (eg, a radiologist). The method may further include a step of adapting to the learning behavior of Learning behavior is an improvement in the ability to correctly detect and / or diagnose a product using a CDI / CAD system over a period of time, for example, and / or diagnostic image analysis that a radiologist may have acquired over a period of time. Other learning experiences may be possible. A plurality of initial clinician-recommended diagnosis decisions corresponding to a plurality of training image feature subsets may be a specific operator, a plurality of specific operators, an institution, a locale, a workflow location, and / or a plurality of training image feature subsets. An initial decision profile and / or a final decision profile by aggregating final decisions made by a plurality of operators, including being used with a function that defines a CLI score for each of the specific CAD system recommended diagnostic decisions corresponding to May be included. That is, the initial score of an individual or group is recorded following the scores after viewing the CAD recommender score. These scores represent the CLI or a function associated with it so that the trained CAD device / system estimates a probability that is more correct than an individual or group decision for cases similar to each case seen during training. May be used to help train.

[0031] 複数のクラスのそれぞれが、乳腺画像報告データシステム(BI−RAD)レキシコンの異なるカテゴリと関連付けられてもよい。複数の訓練画像特徴画像のそれぞれは、軍団の関心領域と関連付けられたピクセル値及び/又はピクセル値のサブセットを含んでいてもよい。関数は、CLIスコアを計算するために、オペレータによって与えられた1つ若しくは複数の中間値、及び/又はCADシステム推薦に基づいてもよく、又は因数分解してもよい。関数は、CLIスコアによって定義されたCADシステム推薦の確信レベルをより良く示すために、人間のオペレータによって与えられた中間値を組み込みながら、確率的分類を利用してもよい。   [0031] Each of the multiple classes may be associated with a different category of Breast Image Reporting Data System (BI-RAD) lexicon. Each of the plurality of training image feature images may include a pixel value and / or a subset of pixel values associated with a corps region of interest. The function may be based on or factored in one or more intermediate values provided by the operator and / or CAD system recommendations to calculate a CLI score. The function may utilize probabilistic classification while incorporating intermediate values provided by human operators to better indicate the confidence level of the CAD system recommendation defined by the CLI score.

[0032] 上記は、本発明概念の別の局面において、診断支援システムを訓練する方法を提供することによって達成することができる。この方法は、コンピュータ支援診断(CAD)システム推薦に関する確信レベル表示(CLI)を提供するようにデバイスを訓練するために機械学習を利用するステップを含んでいてもよい。この訓練は、少なくとも1つの訓練画像特徴に関する既知の正しい診断決定に対応した既知のクラスと関連付けられた訓練画像特徴にアクセスするステップを含んでいてもよい。この訓練は、訓練画像特徴に対応した、少なくとも一人のオペレータからの臨床医推薦診断決定にアクセスするステップをさらに含んでいてもよい。この訓練は、分類子出力スコア又はスコアのアンサンブルの組み合わせを有する訓練画像特徴に対応したCADシステム推薦診断決定にアクセスするステップをさらに含んでいてもよい。CADシステム推薦診断決定は、臨床医推薦診断決定とは異なっていてもよい。この訓練は、CADシステム推薦診断決定に関するCLIスコアを定義する関数を生成するステップをさらに含んでいてもよい。関数の1つ又は複数のパラメータは、臨床医確信度、分類子出力スコア、及び/又は訓練画像特徴に関する既知の正しい診断決定を含んでいてもよい。臨床医推薦診断決定は、少なくとも一人のオペレータによって与えられた中間値を定義してもよい。   [0032] The above can be achieved in another aspect of the inventive concept by providing a method for training a diagnosis support system. The method may include utilizing machine learning to train the device to provide a confidence level display (CLI) for computer-aided diagnosis (CAD) system recommendations. This training may include accessing a training image feature associated with a known class corresponding to a known correct diagnostic decision for at least one training image feature. This training may further include accessing a clinician recommended diagnostic decision from at least one operator corresponding to the training image feature. This training may further include accessing CAD system recommended diagnostic decisions corresponding to training image features having a classifier output score or ensemble combination of scores. The CAD system recommended diagnosis decision may be different from the clinician recommended diagnosis decision. This training may further include generating a function that defines a CLI score for the CAD system recommended diagnostic decision. The one or more parameters of the function may include known correct diagnostic decisions regarding clinician confidence, classifier output scores, and / or training image features. The clinician recommended diagnostic decision may define an intermediate value provided by at least one operator.

[0033] 上記は、本発明概念の別の局面において、診断支援訓練システム又は装置を提供することによって達成することができる。この装置は、少なくとも1つのコンピューティングデバイスを含んでいてもよい。このコンピューティングデバイスは、1つ又は複数の重み付け項の費用関数を用いて、1つ又は複数の画像特徴に基づいた推薦クラスを生成するように機械学習によって訓練されるように動作可能であってもよく、費用関数の1つ又は複数のパラメータは、予め定められた臨床的有意性の既知の例と関連付けられた特定の画像特徴に対して、重み付けされ、及び/又はペナルティを科されてもよい。追加の機械学習が、コンピューティングデバイスに適用されてもよい。このような追加の機械学習は、複数の訓練画像特徴のそれぞれに対応した、オペレータからのコンピューティングデバイスによってアクセスされた複数の臨床医診断決定を含んでいてもよい。複数の初期臨床医診断決定のそれぞれは、臨床医確信度を有していてもよい。このような追加の機械学習は、コンピューティングデバイスによってアクセスされた複数の訓練画像特徴のそれぞれに対応した複数のCADシステム診断決定を含んでいてもよい。複数のCADシステム診断決定のそれぞれは、分類子出力スコア又はスコアのアンサンブルの組み合わせを含んでいてもよい。複数の臨床医診断決定のサブセットは、コンピューティングデバイスによってアクセスされた複数の訓練画像特徴に関する特定のCADシステム診断決定とは異なる複数の訓練画像特徴のサブセットに対応していてもよい。このような追加の機械学習は、複数の訓練画像特徴のサブセットに対応した特定のCADシステム診断決定のそれぞれに関するCLIスコアを定義することができる、コンピューティングデバイスによって実行される関数を含んでいてもよい。この関数は、特徴ベクトルXを所与として、及びオペレータが、ラベルZを選択し、及びCADシステム推薦が、ラベルWによって定義され、既知のグラウンドトゥルースが、ラベルQとして定義される、クラスcにある確率を計算するためのP(c/X;及びZ;及びW;及びQ)として定義されてもよい。CLIスコアは、確率的分類を使用して、少なくとも一人のオペレータによって与えられた中間値を考慮に入れることによって、コンピューティングデバイスが推薦クラスを正しく生成する確率を定義することができる。   [0033] In another aspect of the inventive concept, the above can be achieved by providing a diagnostic support training system or apparatus. The apparatus may include at least one computing device. The computing device is operable to be trained by machine learning to generate a recommendation class based on one or more image features using a cost function of one or more weighting terms. One or more parameters of the cost function may be weighted and / or penalized for specific image features associated with a known example of predetermined clinical significance. Good. Additional machine learning may be applied to the computing device. Such additional machine learning may include a plurality of clinician diagnostic decisions accessed by a computing device from an operator corresponding to each of the plurality of training image features. Each of the plurality of initial clinician diagnostic decisions may have a clinician confidence. Such additional machine learning may include a plurality of CAD system diagnostic decisions corresponding to each of a plurality of training image features accessed by the computing device. Each of the plurality of CAD system diagnostic decisions may include a combination of classifier output scores or ensembles of scores. The subset of clinician diagnostic decisions may correspond to a subset of training image features that are different from a particular CAD system diagnostic decision for the training image features accessed by the computing device. Such additional machine learning may include functions performed by the computing device that may define a CLI score for each particular CAD system diagnostic decision corresponding to a subset of the plurality of training image features. Good. This function is given in class c, given the feature vector X, and the operator selects label Z, and the CAD system recommendation is defined by label W and the known ground truth is defined as label Q. It may be defined as P (c / X; and Z; and W; and Q) for calculating a certain probability. The CLI score can use probabilistic classification to define the probability that a computing device will correctly generate a recommendation class by taking into account an intermediate value provided by at least one operator.

図面の簡単な説明
[0034] 本明細書に記載する本発明概念の上記及び他の目的、特徴、並びに利点は、添付の図面に図示されるような発明概念の具体的な実施形態の以下の説明から明らかになるはずである。図面は、本発明概念の典型的な実施形態のみを示し、及び従って、範囲を限定すると見なされるものではない。
Brief Description of Drawings
[0034] The foregoing and other objects, features, and advantages of the inventive concepts described herein will become apparent from the following description of specific embodiments of the inventive concepts as illustrated in the accompanying drawings. It should be. The drawings show only typical embodiments of the inventive concept and are therefore not to be considered limiting in scope.

[0035]本発明概念の局面による例示的プロセスフローである。[0035] FIG. 4 is an exemplary process flow according to aspects of the inventive concept. [0036]本発明概念の局面による例示的プロセスフローである。[0036] FIG. 6 is an exemplary process flow according to aspects of the inventive concept. [0037]本発明概念の局面による例示的プロセスフローである。[0037] FIG. 4 is an exemplary process flow according to aspects of the inventive concept. [0038]本発明概念の局面による例示的プロセスフローである。[0038] Fig. 5 is an exemplary process flow according to aspects of the inventive concept. [0039]本発明概念の局面による例示的プロセスフローである。[0039] FIG. 6 is an exemplary process flow according to aspects of the inventive concept. [0040]本明細書に述べる様々なサービス、システム、及び方法を実施することができる例示的コンピューティングデバイスである。[0040] An exemplary computing device capable of implementing the various services, systems, and methods described herein.

[0041] 図面は、本発明概念を本明細書に開示及び記載される具体的な実施形態に限定しない。図面は、必ずしも一定の縮尺ではなく、その代わりに、本発明概念の特定の実施形態の原理を明白に示すことに重きを置いている。   [0041] The drawings do not limit the inventive concept to the specific embodiments disclosed and described herein. The drawings are not necessarily to scale, emphasis instead being placed upon clearly illustrating the principles of certain embodiments of the inventive concept.

詳細な説明
[0042] 以下の詳細な説明は、本発明概念の様々な実施形態を図示する添付の図面を参照する。それらの図示及び説明は、当業者が本発明概念を実施できるように十分に詳細に、本発明概念の局面及び実施形態を説明することを意図する。他の構成要素を利用することが可能であり、及び本発明概念の範囲から逸脱することなく、変更を行うことが可能である。従って、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきものではない。本発明概念の範囲は、添付の特許請求の範囲と共に、この特許請求の範囲が権利を持つ均等物の全範囲によってのみ定義される。
Detailed description
[0042] The following detailed description refers to the accompanying drawings that illustrate various embodiments of the inventive concepts. The illustrations and descriptions are intended to describe aspects and embodiments of the inventive concepts in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the inventive concepts. Other components can be utilized and changes can be made without departing from the scope of the inventive concept. The following detailed description is, therefore, not to be construed in a limiting sense. The scope of the inventive concept is defined only by the full scope of equivalents to which such claims are entitled, along with the appended claims.

[0043] I.専門用語
[0044] 本明細書では、本発明概念の特徴を説明するために専門用語を使用する。例えば、「一実施形態(one embodiment)」、「ある実施形態(an embodiment)」、「上記実施形態(the embodiment)」、又は「複数の実施形態(embodiments)」という用語への言及は、言及されている1つ又は複数の特徴が、本発明概念の少なくとも1つの局面に含まれることを意味する。本明細書における「一実施形態」、「ある実施形態」、「上記実施形態」、又は「複数の実施形態」という用語への別々の言及は、必ずしも同じ実施形態に言及せず、並びに、そのように記載されている場合を除き、及び/又は容易に本明細書から当業者に明らかとなる場合を除き、相互排他的でもない。例えば、一実施形態に記載された特徴、構造、プロセス、ステップ、又は行為などは、他の実施形態に含まれてもよいが、必ずしも含まれるわけではない。従って、本発明概念は、本明細書に記載する実施形態の様々な組み合わせ及び/又は統合を含んでもよい。さらに、本明細に記載する本開示のあらゆる局面は、その実施に必須ではない。
[0043] I. Terminology
[0044] The terminology is used herein to describe features of the inventive concept. For example, reference to the terms “one embodiment”, “an embodiment”, “the embodiment”, or “embodiments” is a reference. One or more of the features being included is meant to be included in at least one aspect of the inventive concept. Separate references to the terms “one embodiment”, “an embodiment”, “the above embodiment”, or “a plurality of embodiments” herein do not necessarily refer to the same embodiment, and And / or is not mutually exclusive, except where otherwise stated and / or readily apparent to one of ordinary skill in the art from this specification. For example, features, structures, processes, steps, or acts described in one embodiment may be included in other embodiments, but are not necessarily included. Accordingly, the inventive concepts may include various combinations and / or integrations of the embodiments described herein. Moreover, no aspect of the disclosure described herein is essential to its implementation.

[0045] 「アルゴリズム」という用語は、本明細書において具体的に記載した、又は本明細書に鑑みて当業者にとって容易に明らかである本発明概念の機能を含む(但し、それらに限定されない)1つ又は複数の機能を行うように構成された、論理、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、及び/又はそれらの組み合わせを指す。上記論理は、データ処理及び/又は記憶機能を持つ回路網を含んでいてもよい。このような回路網の例には、マイクロプロセッサ、1つ若しくは複数のプロセッサ、例えば、プロセッサコア、プログラマブルゲートアレイ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路、ワイヤレスレシーバ、トランスミッタ、及び/又はトランシーバ回路網、半導体メモリ、又は組み合わせ論理が含まれ得るが、これらに限定されない。   [0045] The term "algorithm" includes, but is not limited to, the functions of the inventive concept specifically described herein or readily apparent to one of ordinary skill in the art in view of this specification. Refers to logic, hardware, firmware, software, and / or combinations thereof configured to perform one or more functions. The logic may include a network having data processing and / or storage functions. Examples of such circuitry include a microprocessor, one or more processors, eg, a processor core, a programmable gate array, a microcontroller, an application specific integrated circuit, a wireless receiver, a transmitter, and / or a transceiver circuitry, Semiconductor memory, or combinational logic may be included, but is not limited to these.

[0046] 「論理」という用語は、実行可能アプリケーション、アプリケーションプログラミングインタフェース(API)、サブルーチン、関数、プロシージャ、アプレット、サーブレット、ルーチン、ソースコード、オブジェクトコード、共用ライブラリ/ダイナミックロードライブラリ、又は1つ若しくは複数の命令の形式の実行可能コードなどの、1つ又は複数のソフトウェアモジュールの形式のコンピュータコード及び/又は命令を指す。これらのソフトウェアモジュールは、任意のタイプの適宜の非一時的ストレージ媒体、又は一時的ストレージ媒体(例えば、搬送波、赤外線信号、又はデジタル信号などの伝搬信号の電気、光、音響、又は他の形式)に保存されてもよい。非一時的ストレージ媒体の例には、プログラマブル回路、半導体メモリ、揮発性メモリ(例えば、任意のタイプのランダムアクセスメモリ「RAM」)などの非永続ストレージ、不揮発性メモリ(例えば、リードオンリーメモリ「ROM」、電源バックアップRAM、フラッシュメモリ、相変化メモリなど)などの永続ストレージ、ソリッドステートドライブ、ハードディスクドライブ、光ディスクドライブ、又はポータブルメモリデバイスが含まれ得るが、これらに限定又は制限されない。ファームウェアとして、実行可能コードは、永続ストレージに保存される。   [0046] The term "logic" refers to an executable application, application programming interface (API), subroutine, function, procedure, applet, servlet, routine, source code, object code, shared library / dynamic load library, or one or Computer code and / or instructions in the form of one or more software modules, such as executable code in the form of instructions. These software modules can be any type of suitable non-transitory storage medium, or temporary storage medium (eg, electrical, optical, acoustic, or other form of propagating signal such as a carrier wave, infrared signal, or digital signal). May be stored. Examples of non-transitory storage media include non-persistent storage such as programmable circuits, semiconductor memory, volatile memory (eg, any type of random access memory “RAM”), non-volatile memory (eg, read-only memory “ROM”) ”, Power backup RAM, flash memory, phase change memory, etc.), solid state drives, hard disk drives, optical disk drives, or portable memory devices, but are not limited or limited thereto. As firmware, executable code is stored in persistent storage.

[0047] 「ユーザ」という用語は、本明細書では、本発明概念のシステム及び/又は方法のユーザを表す同義語として一般に使用される。本明細書において、ユーザは、臨床医、診断医、医師、技術者、生徒、及び/又は管理者であってもよい。   [0047] The term "user" is generally used herein as a synonym for a user of the inventive system and / or method. As used herein, a user may be a clinician, a diagnostician, a doctor, a technician, a student, and / or an administrator.

[0048] 「識別された(identified)」、「処理された(processed)」、及び「選択された(selected)」という用語は、本明細書において、時制に関係なく、少なくとも1つのプロセッサを介して、1つ又は複数のプロセスにおいて、システムによって自動的に行われた、又は実行されたコンピュータ化されたプロセスを表す同義語として一般に使用される。   [0048] The terms "identified", "processed", and "selected" are used herein to refer to at least one processor, regardless of tense. Thus, it is commonly used as a synonym for a computerized process performed or performed automatically by the system in one or more processes.

[0049] 「CAD」という頭字語は、コンピュータ支援診断(Computer-Assisted Diagnosis)を意味する。   [0049] The acronym "CAD" means Computer-Assisted Diagnosis.

[0050] 「クライアント」という用語は、CAD病変アプリケーションに接続するソフトウェアのあらゆるプログラムを意味する。   [0050] The term "client" refers to any program of software that connects to a CAD lesion application.

[0051] 「サーバ」という用語は、別段の指定がない限り、一般的に、1つ又は複数のクライアントをリッスンするCAD病変アプリケーションを指す。   [0051] The term "server" generally refers to a CAD lesion application that listens to one or more clients, unless otherwise specified.

[0052] 「ポスト処理」という用語は、入力された超音波画像に適用されたアルゴリズムを意味する。   [0052] The term "post processing" means an algorithm applied to the input ultrasound image.

[0053] 「PACS」という頭字語は、画像保管通信システム(Picture Archival and Communication System)を意味する。   The acronym “PACS” means Picture Archival and Communication System.

[0054] 「GSPS」という頭字語は、グレースケールソフトコピープレゼンテーションステート(Grayscale Softcopy Presentation State)を意味する。   [0054] The acronym "GSPS" means Grayscale Softcopy Presentation State.

[0055] 「DICOM」という頭字語は、医療におけるデジタル画像及び通信(Digital Imaging and Communications in Medicine)を意味する。   [0055] The acronym "DICOM" means Digital Imaging and Communications in Medicine.

[0056] 「UI」という頭字語は、ユーザインタフェース(User Interface)を意味する。   The acronym “UI” means a user interface.

[0057] 「PHI」という頭字語は、個人健康情報(Private Health Information)を意味する。   [0057] The acronym "PHI" means personal health information.

[0058] 「コンピュータ化された(computerized)」という用語は、ソフトウェア及び/又はファームウェアと組み合わせたハードウェアによって、何らかの対応するオペレーションが行われることを一般に表す。   [0058] The term "computerized" generally refers to any corresponding operation being performed by hardware in combination with software and / or firmware.

[0059] 「アンサンブル方法」という用語は、構成要素である学習アルゴリズムの何れかから得ることが可能な、より良いパフォーマンスを得るための複数の学習アルゴリズムを意味する。   [0059] The term "ensemble method" means a plurality of learning algorithms for obtaining better performance that can be obtained from any of the constituent learning algorithms.

[0060] 「スタッキング」という用語は、幾つかの他の学習アルゴリズムの予測を組み合わせるように学習アルゴリズムを訓練することを意味する。スタッキングは、スタックドゼネラリゼーション(stacked generalization)とも呼ばれる場合がある。   [0060] The term "stacking" means training a learning algorithm to combine the predictions of several other learning algorithms. Stacking may also be referred to as stacked generalization.

[0061] 「コンバイナ」という用語は、追加入力として他のアルゴリズムの予測を全て使用して最終予測を行うように訓練されたアルゴリズムを意味する。   [0061] The term "combiner" refers to an algorithm that has been trained to make a final prediction using all other algorithm's predictions as additional inputs.

[0062] 「ダイバーシティ」という用語は、アンサンブル方法/モデル間のバリエーションを意味する。アンサンブル方法の多くは、それらが組み合わせるモデル間のダイバーシティを促進させようとする。よりランダムなアルゴリズム(ランダム決定木など)を使用することによって、非常に作為的なアルゴリズム(エントロピー低減決定木など)よりも強力なアンサンブルを生成することができる。しかし、様々な強力学習アルゴリズム(ダイバーシティ)を使用することは、ダイバーシティを促進するためにモデルのレベルを下げようとする技術を使用するよりも効果的であることが示されている。   [0062] The term "diversity" refers to variations between ensemble methods / models. Many of the ensemble methods seek to promote diversity between the models they combine. By using a more random algorithm (such as a random decision tree), a stronger ensemble can be generated than a very artificial algorithm (such as a reduced entropy decision tree). However, using various strong learning algorithms (diversity) has been shown to be more effective than using techniques that attempt to lower the model level to promote diversity.

[0063] 最後に、本明細書で使用する「又は」並びに「及び/又は」という用語は、包括的に、又は任意の1つ、若しくは任意の組み合わせを意味すると解釈されるものである。従って、「A、B、又はC」又は「A、B及び/又はC」は、「以下:A;B;C;A及びB;A及びC;B及びC;A、B及びCの何れか」を意味する。この定義に対する例外は、要素、関数、ステップ又は行為の組み合わせが、何らかの形で、本質的に相互排他的である場合にのみ生じる。   [0063] Finally, as used herein, the terms "or" and "and / or" are to be construed generically or to mean any one or any combination. Accordingly, “A, B, or C” or “A, B, and / or C” means “below: A; B; C; A and B; A and C; B and C; A, B, and C” Means "?" An exception to this definition occurs only when a combination of elements, functions, steps or actions is in some way inherently mutually exclusive.

[0064] 本発明概念は、多くの異なる形式の実施形態が可能であるので、本開示が、本発明概念の原理の一例と見なされることが意図されており、並びに本発明概念を図示及び説明した具体的な実施形態に限定することは意図されていない。   [0064] Since the inventive concept is capable of many different types of embodiments, it is intended that this disclosure be considered an example of the principles of the inventive concept, and that the inventive concept will be illustrated and described. It is not intended to be limited to the specific embodiments described.

[0065] II.米国特許出願第15/200,719号への言及
[0066] 本発明概念の局面は、本明細書に援用される関連の米国特許出願第15/200,719号に記載のコンピューティングデバイスで実施される既存のコンピュータ支援診断(CAD)推薦システムを利用したシステム及び方法を提供する。米国特許出願第15/200,719号のCAD推薦システムは、個人又は特定の専門家グループから得た画像特徴に対処するための推薦臨床行為と、証明済み又は証拠に基づくデータとの相関関係に基づいた最適臨床行為との間の相違を最小限に抑えるように特別にプログラムされる。米国特許出願第15/200,719号のCAD推薦システムは、オペレータのエラープロファイルに基づいた生検などの間違った臨床行為の数を減らす。
[0065] II. Reference to US Patent Application No. 15 / 200,719
[0066] An aspect of the inventive concept is to provide an existing computer-aided diagnosis (CAD) recommendation system implemented on a computing device as described in related US patent application Ser. No. 15 / 200,719, incorporated herein by reference. Provide the system and method used. The CAD recommendation system of U.S. Patent Application No. 15 / 200,719 provides a correlation between recommended clinical practices for dealing with image features obtained from individuals or specific expert groups and proven or evidence-based data. Specially programmed to minimize differences between optimal clinical practice based. The CAD recommendation system of US patent application Ser. No. 15 / 200,719 reduces the number of false clinical actions such as biopsy based on the operator's error profile.

[0067] 以前のCAD推薦システムの局面は、機械学習を利用して、画像特徴に関する臨床決定を提案するようにコンピューティングデバイスを訓練する。一連の訓練画像と関連付けられた訓練データセットは、コンピューティングデバイスに適用することができる。一連の訓練画像は、人の乳房などの人体のある特定のエリアを示す医用画像を有していてもよい。具体的には、訓練画像は、悪性又は良性病変を持つ乳房の一部の画像を有していてもよい。各画像は、示される病変によって、色及び陰影などの異なる特性を有する場合がある。訓練データセットの少なくとも一部は、訓練画像からの(医学レキシコンの)複数のクラスの内の既知のクラスと関連付けられた画像特徴を有していてもよい。つまり、画像特徴は、医学レキシコンの特定のクラスとリンクすることが証明されている。例えば、BI−RADSレキシコンのクラス1は、第1の訓練画像の画像特徴と関連付けられてもよく、又は割り当てられてもよく、及びBI−RADSレキシコンのクラス2は、第2の訓練画像の画像特徴と関連付けられてもよく、又は割り当てられてもよい。画像特徴は、医用画像などのある特定の画像のベクトル又は他の値であってもよい。つまり、訓練データセットの少なくとも一部は、画像特徴が、医学レキシコンの1つ又は複数のクラスに何時割り当てられるべきかに関する例をコンピューティングデバイスに提供することができる。   [0067] A previous CAD recommendation system aspect utilizes machine learning to train a computing device to propose clinical decisions regarding image features. A training data set associated with the series of training images can be applied to the computing device. The series of training images may include medical images showing a specific area of the human body such as a human breast. Specifically, the training image may include an image of a part of a breast having a malignant or benign lesion. Each image may have different characteristics such as color and shading depending on the lesions shown. At least a portion of the training data set may have image features associated with a known class of multiple classes (of medical lexicons) from the training image. That is, image features have been proven to link to a specific class of medical lexicons. For example, a BI-RADS lexicon class 1 may be associated with or assigned an image feature of a first training image, and a BI-RADS lexicon class 2 may be an image of a second training image. It may be associated with or assigned to a feature. An image feature may be a vector of a specific image, such as a medical image, or other value. That is, at least a portion of the training data set can provide an example to the computing device regarding when image features should be assigned to one or more classes of medical lexicons.

[0068] 医学レキシコンの各クラスは、予め定められた可能な臨床行為と関連付けられてもよく、又は対応していてもよい。つまり、ある画像特徴が、ある特定のクラスに入る時に、そのクラスに特有の特定の臨床決定が推薦されるべきであることを予め定めることができる。臨床行為は、例えば、画像特徴に基づいて行われるべき特定のタスク又はプロシージャを有していてもよい。一例として、臨床行為は、病変の組織標本を除去し、並びに、検査及び解析用にその組織標本を提出するために、病変に生検を行うことを有していてもよい。別の臨床行為は、6カ月などの予め定められた期間の後に、患者及び病変のフォローアップを行うことを有していてもよい。   [0068] Each class of medical lexicon may be associated with or correspond to a predetermined possible clinical practice. That is, when an image feature enters a particular class, it can be predetermined that a particular clinical decision specific to that class should be recommended. A clinical action may have a specific task or procedure to be performed based on image features, for example. As an example, a clinical act may include performing a biopsy on the lesion to remove the tissue specimen of the lesion and submit the tissue specimen for examination and analysis. Another clinical practice may include following up patients and lesions after a predetermined period, such as 6 months.

[0069] 重み付け項の費用関数は、コンピューティングデバイスに適用された訓練セットデータに基づいて決定されてもよい。さらに、費用関数の特定のパラメータは、診断するために重要であると予め定められた臨床的有意性の既知の例と関連付けられた特定の画像特徴値に対して重み付けされてもよい。例えば、特定のパラメータは、放射線科医又は他の臨床医が、複数のクラスの内の1つ又は複数に属すると、ある画像特徴を正確に診断する難しさを考慮に入れるために重み付けされてもよい。   [0069] The cost function of the weighting term may be determined based on training set data applied to the computing device. Further, specific parameters of the cost function may be weighted against specific image feature values associated with known examples of clinical significance that are predetermined as important for diagnosis. For example, certain parameters may be weighted to take into account the difficulty of diagnosing certain image features accurately when a radiologist or other clinician belongs to one or more of several classes. Also good.

[0070] ある具体的な実施形態において、上記の機械学習は、あり得る癌診断の具体的な状況において臨床決定を下すように、コンピューティングデバイスを訓練するために使用することができる。1つ又は複数の画像特徴と、既知の正しいBI−RAD分類との間の関係を識別する、予め選択されたデータパターングループの形式の訓練データセットが、分類のためにコンピューティングデバイスに提示されてもよい。訓練データセットは、例えば、ある特定の質感、形状、1つの成分/複数の成分、陰影、色、又はBI−RADレキシコンによるクラス4に入ると見なされた他の視覚的特徴を持つと人間の目には見える(例えば、病変の)画像特徴を識別することができる。画像特徴は、(あるピクセル、ピクセルグループ、又は複数のピクセル若しくはピクセルグループの関数の)ある特定の値をさらに有していてもよく、例えば、訓練データセットは、コンピューティングデバイスのために、各画像と関連付けられた1つ若しくは複数のピクセル(又は1つ若しくは複数のピクセルの関数)のある特定の値(特徴値)を識別する。そのため、訓練データセットは、コンピューティングデバイスのために、個々の放射線科医、又は放射線科医グループによって、1つ又は複数のBI−RADクラスに入ると見なされた、又は予め定められた(例えば、臨床的証拠に基づいて)画像と関連付けられた特徴値又は特徴値セットをさらに識別する。加えて、生検により証明された分類(病変が癌性であるか、又は良性であるかに関する)が既知である。   [0070] In certain specific embodiments, the machine learning described above can be used to train a computing device to make clinical decisions in the specific context of a possible cancer diagnosis. A training data set in the form of a pre-selected data pattern group that identifies the relationship between one or more image features and a known correct BI-RAD classification is presented to the computing device for classification. May be. A training data set, for example, has a certain texture, shape, one component / multiple components, shading, color, or other visual features considered to fall into Class 4 with a BI-RAD lexicon. Visible (eg, lesion) image features can be identified. An image feature may further have a certain value (of a pixel, a group of pixels, or a function of a plurality of pixels or pixel groups), for example, a training data set for each computing device A particular value (feature value) of one or more pixels (or a function of one or more pixels) associated with the image is identified. As such, the training data set was considered or pre-determined by the individual radiologist, or group of radiologists, for a computing device, or entered into one or more BI-RAD classes (eg, Further identifying a feature value or feature value set associated with the image (based on clinical evidence). In addition, a biopsy-proven classification (related to whether the lesion is cancerous or benign) is known.

[0071] 訓練画像に応答して、コンピューティングデバイスによって生成された実際の出力が、費用関数を参照して、既知の生検により証明された結果と比較されてもよい。一実施形態において、放射線科医又は放射線科医グループに関して画像特徴がどのように分類されるべきであるか、及び彼らの画像に対するBI−RADレキシコンのクラスの選択に関する、コンピューティングデバイスによって出力されるエラーを最小限に抑えるためには、このような費用関数を最小限に抑えることが理想的である場合がある。この比較の局面を利用して、重み、偏り、又はエラー項に加えられるペナルティ関数などのコンピューティングデバイス及び/又は費用関数の特定のパラメータを調節することができる。さらに、費用関数の特定のパラメータは、診断するために重要であると予め定められた臨床的有意性の既知の例と関連付けられた特定の画像特徴値に対して重み付けされてもよい。例えば、特定のパラメータは、臨床医が病変の生検を推薦するか否かに関する決定に直面した場合に特に重要となり得る複数のクラスの内の1つ又は複数に属すると、放射線科医又は他の臨床医が、ある画像特徴を正確に診断する難しさを考慮に入れるために重み付けが行われてもよく、又はペナルティを科されてもよい。上記のプロセスは、適宜の第2の予め選択されたデータパターングループ又はバリデーションセットについて平均化された費用関数が、最小限に抑えられるまで繰り返されてもよい。このような実施形態では、BI−RAD病変に対する臨床行為を示すようにするコンピューティングデバイスの訓練は、後続のテストデータが、コンピューティングデバイスに提示され、コンピューティングデバイスが、そのテストデータに関する出力を生成し、及びその出力と、既知の正しい結果との間の比較が、予め定められた許容差の範囲内の差又は値を生じさせると、完了したと見なされてもよい。訓練されたコンピューティングデバイスは、放射線医学及び超音波検査などの状況において決定を生じさせるようにコンピューティングデバイスを訓練することなどの様々な関連の適用例のために実施されてもよい。訓練されたコンピューティングデバイスは、CAD推薦システムの一要素であってもよい。   [0071] In response to the training image, the actual output generated by the computing device may be compared to results proven by known biopsies with reference to a cost function. In one embodiment, output by a computing device regarding how image features should be classified with respect to a radiologist or group of radiologists and selection of a BI-RAD lexicon class for their images. In order to minimize errors, it may be ideal to minimize such cost functions. This aspect of comparison can be used to adjust certain parameters of the computing device and / or cost function, such as weighting, bias, or penalty function added to the error term. Further, specific parameters of the cost function may be weighted against specific image feature values associated with known examples of clinical significance that are predetermined as important for diagnosis. For example, a particular parameter may belong to one or more of several classes that may be particularly important when faced with a decision regarding whether a clinician recommends a biopsy of a lesion, a radiologist or others May be weighted to take into account the difficulty of accurately diagnosing certain image features, or may be penalized. The above process may be repeated until the cost function averaged over the appropriate second pre-selected data pattern group or validation set is minimized. In such an embodiment, training of the computing device to indicate clinical behavior for a BI-RAD lesion involves subsequent test data being presented to the computing device and the computing device outputting an output related to the test data. A generation and comparison between its output and the known correct result may be considered complete when it produces a difference or value within a predetermined tolerance range. The trained computing device may be implemented for a variety of related applications such as training the computing device to make decisions in situations such as radiology and ultrasonography. The trained computing device may be an element of a CAD recommendation system.

[0072] CAD推薦システムの局面は、まだ診断されていない新しい画像の分類を推薦するために、上記の訓練段階の機械学習/訓練を利用し、これらの分類は、画像特徴に関する特定のCAD推薦臨床決定に対応する。新しく選択された画像は、インタフェースを使用して、CAD推薦システムのコンピューティングデバイスによって受信されてもよい。コンピューティングデバイスは、選択された画像をスキャンし、選択された画像から画像特徴を読み出し、選択された画像から値を抽出し、及びそれらの値を病変又は他の異常(上記の訓練段階中に学習されたもの)と関連付けられていると認識するようにコンピューティングデバイスがプログラムされた、予め定められた値とマッチさせてもよい。いずれにしても、選択された画像は、解析のためにコンピューティングデバイスにとってアクセス可能にされた少なくとも1つの画像特徴を有する。   [0072] Aspects of the CAD recommendation system utilize the above-described training stage machine learning / training to recommend new image classifications that have not yet been diagnosed, and these classifications are specific CAD recommendations for image features. Respond to clinical decisions. The newly selected image may be received by the CAD recommendation system computing device using the interface. The computing device scans the selected image, reads image features from the selected image, extracts values from the selected image, and extracts those values into lesions or other abnormalities (during the training stage described above). May be matched to a predetermined value that the computing device is programmed to recognize as being associated with it. In any case, the selected image has at least one image feature that is made accessible to the computing device for analysis.

[0073] コンピューティングデバイスは、選択された画像から少なくとも1つの画像特徴値を抽出してもよい。選択された画像特徴値は、ある数値と関連付けられてもよく、及び一部の実施形態では、ピクセル値又はピクセル値セットであってもよい。選択された画像特徴からこのように値を抽出することは、コンピューティングデバイスが理解可能なデータ、及び1つ若しくは複数の費用関数又は機械学習中に構築された他の関数と共に利用することができるデータに画像特徴を分解する。   [0073] The computing device may extract at least one image feature value from the selected image. The selected image feature value may be associated with a numerical value, and in some embodiments may be a pixel value or a pixel value set. Extracting values in this manner from selected image features can be utilized with data understandable by the computing device and one or more cost functions or other functions constructed during machine learning. Decompose image features into data.

[0074] CAD推薦システムのコンピューティングデバイスは、重み付けされた費用関数を用いて訓練されたコンピューティングデバイスに少なくとも1つの特徴値を適用することによって利用される。次いで、コンピューティングデバイスは、機械学習プロセス中に定義された複数のクラスの中から、あるクラスを出力する。CADシステムの重み付け又はペナルティベースの訓練段階は、オペレータが正しくない可能性が高い時に、CADシステムが正しいスコアを示す確率を高める。一般的に一人又は複数のユーザによるエラーに対してより多くの重みを置くことによって、CADエラープロファイルがオペレータとは異なる可能性を高めるために、重み付け又はペナルティ関数が使用される。代替的に、一人又は複数のオペレータによって作り出される可能性が最も高いエラー項にペナルティを科すことにより、それらが、結果として生じるCADシステムのオペレーションにおいて補正される可能性が高まる。例えば、生検により証明された良性画像の所与の画像の場合、コンピューティングデバイスは、病変が良性であることを示す2のBI−RADカテゴリに相当するスコアを出力するかもしれないが、この同じ画像は、画像特徴値が疑わしい病変と関連付けられ、及びさらに診断を受けるべきであることをオペレータが示すことによって、BI−RADS4とカテゴライズされる可能性が最も高いものであるかもしれない。従って、放射線科医が、自身の初期診断ではなく、CADシステムの推薦に従った場合、彼らは、この不要な生検をなくすことができたかもしれない。   [0074] The computing device of the CAD recommendation system is utilized by applying at least one feature value to a computing device trained using a weighted cost function. The computing device then outputs a class from among the multiple classes defined during the machine learning process. The weighting or penalty-based training phase of the CAD system increases the probability that the CAD system will show the correct score when the operator is likely to be incorrect. A weighting or penalty function is used to increase the likelihood that the CAD error profile is different from the operator, typically by placing more weight on errors by one or more users. Alternatively, penalizing error terms most likely to be created by one or more operators increases the likelihood that they will be corrected in the operation of the resulting CAD system. For example, for a given image of a benign image proven by biopsy, the computing device may output a score corresponding to two BI-RAD categories indicating that the lesion is benign, The same image may be most likely categorized as BI-RADS4 by the operator indicating that the image feature value is associated with a suspicious lesion and should be further diagnosed. Thus, if radiologists followed CAD system recommendations rather than their initial diagnosis, they may have been able to eliminate this unwanted biopsy.

[0075] III.CLIシステムの全体アーキテクチャ
[0076] 本明細書に援用される米国特許出願第15/200,719号のCAD推薦システムなどのCAD推薦システムは、一般的に、熟練した放射線科医らと同様のエラーレートで動作する。CAD推薦システムが、ある画像分類のクラスを出力し、このクラスが、画像特徴に関するCAD推薦診断決定に対応し、及びこのCAD推薦臨床決定が、初期臨床医推薦診断決定と一致する場合、初期臨床医推薦診断決定を行ったオペレータ(又は他のユーザ)は、画像特徴の自身の診断に対して、さらなる確信が与えられる。しかし、CAD推薦診断決定が、初期臨床医推薦診断決定と一致しない場合、オペレータは、無支援診断(CADシステムからの推薦を考慮に入れない初期臨床医推薦診断決定)か、CAD推薦診断決定かを選択する決定を行うことを余儀なくされる。
[0075] III. Overall architecture of CLI system
[0076] CAD recommendation systems, such as the CAD recommendation system of US patent application Ser. No. 15 / 200,719, incorporated herein by reference, generally operate at error rates similar to those experienced by radiologists. If the CAD recommendation system outputs a class of image classification, this class corresponds to a CAD recommended diagnosis decision on image features, and if this CAD recommended clinical decision matches the initial clinician recommended diagnosis decision, the initial clinical The operator (or other user) who made the medically recommended diagnostic decision is given further confidence in his diagnosis of image features. However, if the CAD recommended diagnosis decision does not coincide with the initial clinician recommended diagnosis decision, the operator can determine whether the support is an unsupported diagnosis (initial clinician recommended diagnosis decision that does not take into account recommendations from the CAD system) or CAD recommended diagnosis decision You will be forced to make a decision to choose.

[0077] 次いで、オペレータは、CAD推薦臨床決定に対するオペレータの確信と比較した、オペレータの初期診断決定に対する確信に基づいて、最終決定を行うことができる。オペレータが、CADシステムの能力よりも、自身の意見により確信があれば、オペレータは、CADシステムの推薦を断る方に偏るであろう。一方、オペレータが、自身の能力よりもCADシステムに対して高い確信を持つ場合、彼らは、CADシステムの推薦を受け入れる方に偏るであろう。信頼性の認知又は信頼性の欠如によるこの偏りは、診断ワークフローの各ステップ内の意思決定プロセスにおける、CAD及び放射線科医/オペレータの組み合わせのパフォーマンスを制限する。   [0077] The operator can then make a final decision based on the operator's confidence in the initial diagnostic decision compared to the operator's confidence in the CAD recommended clinical decision. If the operator is more convinced by his opinion than the capabilities of the CAD system, the operator will be biased towards refusing to recommend the CAD system. On the other hand, if the operators are more confident about the CAD system than their capabilities, they will be biased towards accepting the recommendation of the CAD system. This bias due to confidence perception or lack of confidence limits the performance of the CAD and radiologist / operator combination in the decision-making process within each step of the diagnostic workflow.

[0078] 理想的には、CADシステムは、放射線科医などのオペレータの意見とは、放射線科医が正しくない場合にのみ異なり、及びCADシステムは、放射線科医を正すことができる。さらに、理想的なケースでは、CADシステムは、放射線科医が正しい時には、常に同意する。しかし、放射線科医が正しく、且つCADシステムが正しくない場合もある。最適な意思決定プロセスは、放射線科医が、CADシステムによって与えられる推薦に対して、ある程度の付加的な確信を持つことができれば、得られる可能性がある。機械学習で使用される分類子の標準出力値は、実際にはめったに満たされない、非常に限られた条件下の確率としてのみ解釈することができる。   [0078] Ideally, the CAD system differs from the opinion of an operator such as a radiologist only if the radiologist is not correct, and the CAD system can correct the radiologist. Furthermore, in the ideal case, the CAD system will always agree when the radiologist is right. However, there may be cases where the radiologist is correct and the CAD system is incorrect. An optimal decision-making process may be obtained if the radiologist can have some additional confidence in the recommendations given by the CAD system. Standard output values of classifiers used in machine learning can only be interpreted as probabilities under very limited conditions that are rarely met in practice.

[0079] 本発明概念は、この問題を解決し、及びある特定の画像/画像特徴に関して、放射線科医の意見が、CADシステムの推薦とは異なる場合に、放射線科医が、放射線科医の初期意見よりもCADの推薦を何時受け入れるべきかを決定することを助けるように動作可能である。本発明概念は、放射線科医が、真のデータから成るデータベースに対してCADシステムを使用する間に、訓練データを収集することによって、この問題に対処する。訓練セッションは、放射線科医をCADシステムの長所及び短所に慣れさせ、並びに何時CADシステムが放射線科医の初期決定を訂正することを助けることができるかに関するデータを収集する目的を果たす。訓練データを使用して、CAD推薦システムによって特定のCADシステムの推薦に関する確信スコアを提供する予測モデルを訓練する。予測モデルは、画像データ及び放射線科医の以前のパフォーマンスを所与として、CAD推薦が正しい可能性を表すスコアを提供する。放射線科医は、何時CADシステムに従うことが最善であるかを決定することを助ける、パーソナライズされた確信スコアを使用することができる。本発明概念は、放射線科医らが、より効果的に、CADシステムに対する自身の信頼を較正することを可能にする。   [0079] The inventive concept solves this problem and, for a particular image / image feature, if the radiologist's opinion differs from the recommendation of the CAD system, the radiologist It is operable to help determine when to accept CAD recommendations rather than initial opinions. The inventive concept addresses this problem by collecting training data while a radiologist uses a CAD system against a database of real data. The training session serves the purpose of acquainting the radiologist with the strengths and weaknesses of the CAD system and collecting data regarding when the CAD system can help correct the radiologist's initial decisions. The training data is used to train a predictive model that provides a confidence score for a particular CAD system recommendation by the CAD recommendation system. The predictive model provides a score that represents the likelihood that the CAD recommendation is correct given the image data and previous performance of the radiologist. The radiologist can use a personalized confidence score to help determine when it is best to follow the CAD system. The inventive concept allows radiologists to calibrate their confidence in the CAD system more effectively.

[0080] CAD推薦システムは、このシステムを使用する一人又は複数の放射線科医によるエラーを補完するエラーを有するように訓練されてもよい。CADシステムは、CADシステムに放射線科医のエラーを補完するエラーを与えるために、放射線科医らによるエラーにより重くペナルティを科すように訓練されてもよい。本発明概念は、CAD推薦システムの向上又は調整をさらに行うために、機械学習/訓練を利用する。本発明概念は、それによって何時オペレータ(例えば、放射線科医)が、自身の初期意見よりも一層確信を持ってCADシステムを信頼すべきかを理解することを習得するように彼らが訓練される方法及び手段を提供する。オペレータは、適切な医用画像データセットを観察することに基づいて、予め保存された症例のセットを診断するように求められることが可能である。CADシステムは、セカンドオピニオンを提供する。放射線科医は、自由に、CAD推薦に基づいて自身の元の意見を変更することができ、又は推薦を断ることができる。次いで、実例によって、どの症例がCADシステムの推薦を用いることによってオペレータが恩恵を受けることが可能であり、及びどの症例がCADシステムの助けをあまり必要としないかをオペレータが学習することを助けるために、真の診断が、類似の症例の画像と共に表示されてもよい。この訓練段階を使用して、確信レベル指標(CLI)の統計又は予測モデルを形成することができる。   [0080] The CAD recommendation system may be trained to have errors that complement the errors by one or more radiologists using the system. CAD systems may be trained to penalize errors by radiologists more heavily to provide errors that complement the radiologist's errors in the CAD system. The inventive concept utilizes machine learning / training to further improve or adjust the CAD recommendation system. The inventive concept is the way in which they are trained to learn when operators (eg, radiologist) should trust a CAD system with greater confidence than their initial opinions. And providing means. The operator can be asked to diagnose a pre-stored set of cases based on observing the appropriate medical image data set. The CAD system provides a second opinion. The radiologist is free to change his original opinion based on CAD recommendations, or can decline the recommendation. The examples then help the operator to learn which cases can benefit the operator by using the CAD system recommendations and which cases need less help from the CAD system. In addition, a true diagnosis may be displayed along with images of similar cases. This training phase can be used to form a confidence level indicator (CLI) statistical or predictive model.

[0081] CLIの目的は、CADシステムとオペレータとの間の不一致の場合に、症例データ、並びにそれぞれの傾向及び潜在的な偏りを所与として、どちらの方が正しい可能性が高いかを決定することである。この目的のために、放射線学的データ、当該データの真の(生検により証明された)診断、当該データのCADシステムの解釈、当該データのオペレータの解釈、及びCADシステムによって影響を受けた場合のオペレータのデータの解釈の変化を考慮に入れることによって、CLIのパラメータが決定される。本明細書におけるデータの真の診断とは、問題となっている症例の生検により証明された診断を指し得る。   [0081] The purpose of the CLI is to determine which is more likely to be correct given the case data and the respective trends and potential biases in case of discrepancies between the CAD system and the operator It is to be. For this purpose, affected by radiological data, true (biopsy proven) diagnosis of the data, interpretation of the CAD system of the data, interpretation of the operator of the data, and the CAD system The CLI parameters are determined by taking into account changes in the interpretation of the operator's data. As used herein, a true diagnosis of data can refer to a diagnosis proven by biopsy of the case in question.

[0082] オペレータのデータの解釈は、多くの方法を使用して得ることができ、これらの方法の幾つかには、以下のある組み合わせが含まれ得る。
1)直接的ラベル−このシナリオでは、オペレータは、病変セットの悪性腫瘍の可能性を推定する任務を負う。それぞれの症例の状況において、これらのラベルは、CLIにオペレータの傾向を知らせるために使用される。その際、CLIは、そのオペレータにパーソナライズされる。
2)コンセンサスラベル−前のシナリオに類似するが、多くのオペレータが考慮される。次いで、CLIが、ある程度の彼らのコンセンサスによって決定されたラベルを中心に設計される。この場合、CLIは、パーソナライゼーションと引き換えに多数のオペレータに関する一般性を手に入れる。
3)オペレータモデル−CLIに影響を与えるためにオペレータのラベルを直接使用するのではなく、これらは、オペレータの意思決定のモデルを構築するために最初に使用される。次いで、このモデルは、多数のシミュレーションされたオペレータラベルを生成するために使用することができ、及びオペレータに手作業で多くの症例にラベルを付けさせる必要性をなくす。
4)マルチオペレータモデル−1つの挙動ではなく、多くのオペレータの挙動がモデル化される、方法3の拡張。これは、多くのオペレータのコンセンサスをモデル化すること、及び/又は多くのオペレータモデルのコンセンサスを考慮することによって達成することができる。
5)微調整オペレータモデル−この方法は、方法3のパーソナライズアプローチと、方法4の一般化アプローチとの折り合いをつける。そのためには、一般マルチオペレータモデルが、最初に構築される。このモデルは、ベースラインと見なすことができ、次いで、これは、最適であると見なされる程度が何であれ、個々のオペレータの好みに従うように微調整することができる。
6)アーキタイプオペレータモデル−この方法は、前の2つのいずれも拡張する。この具体化においては、幾つかのモデルが、予め訓練され、及び異なるオペレータアーキタイプを表す。個々のオペレータの挙動は、彼らの挙動を最も詳細に反映するモデルとマッチさせることができる。次いで、アーキタイプモデルを直接使用することができ、又はユーザに合わせてさらに微調整することができる。
[0082] Interpretation of operator data can be obtained using a number of methods, and some of these methods can include certain combinations of:
1) Direct label-In this scenario, the operator is tasked with estimating the likelihood of malignancy of the lesion set. In each case situation, these labels are used to inform the CLI of operator trends. At that time, the CLI is personalized to the operator.
2) Consensus label-similar to the previous scenario, but many operators are considered. The CLI is then designed around a label determined by some degree of their consensus. In this case, CLI gains generality for multiple operators in exchange for personalization.
3) Operator model—Rather than directly using operator labels to influence the CLI, these are initially used to build a model of operator decision making. This model can then be used to generate a large number of simulated operator labels and eliminates the need for the operator to manually label many cases.
4) Multi-operator model—an extension of Method 3 in which many operator behaviors are modeled instead of one behavior. This can be achieved by modeling the consensus of many operators and / or considering the consensus of many operator models.
5) Fine-tuning operator model—This method strikes a trade-off between Method 3's personalization approach and Method 4's generalized approach. For this purpose, a general multi-operator model is first constructed. This model can be considered a baseline, which can then be fine-tuned to follow individual operator preferences, whatever the degree to be considered optimal.
6) Archetype operator model-This method extends both of the previous two. In this embodiment, several models are pretrained and represent different operator archetypes. Individual operator behavior can be matched to a model that reflects their behavior in most detail. The archetype model can then be used directly or can be further fine-tuned for the user.

[0083] 前述のファクタを使用して、CADとオペレータとの間の不一致を最も最適なやり方で解決することができる。この解決は、オペレータ集団の中のあるオペレータに関する、CADの決定に対するある程度の確信と見なすことができる。   [0083] Using the aforementioned factors, the discrepancy between the CAD and the operator can be resolved in the most optimal manner. This solution can be viewed as some confidence in the CAD decision for one operator in the operator population.

[0084] 本発明概念の局面は、図1のフローチャート100を参照して説明することができる。フローチャート100は、プリCAD訓練を示す。ブロック102に示すように、複数の訓練画像が、医用画像データベースからアクセスされてもよい。訓練画像は、病気、ケガ、又は苦痛を示し得る特性を持つ人体のエリアを表してもよい。例えば、訓練画像には、示された部分が、癌領域の可能性があるか否かを決定するために診断される必要がある乳房の一部の画像が含まれ得る。ブロック104では、特徴抽出プロセスが実施されてもよい。ブロック106では、複数の画像特徴が、訓練画像から抽出されてもよい。ブロック110では、放射線科医又は他の臨床医などのオペレータが、パーソナライズ放射線科医モデル訓練を受けてもよい。具体的には、オペレータは、訓練画像から抽出された画像特徴の少なくとも一部のそれぞれに対して、診断決定、又はブロック114に示すようなプリCADビューイング診断を推薦してもよい。特定のオペレータが間違った診断決定(すなわち、既知の証明された診断決定(ブロック112に示すような)とは異なる決定)を何時したかに関するデータを有する、オペレータ(又はオペレータグループ)に特有の、ブロック116に示すようなパーソナライズ放射線科医/オペレータプリCADモデルが、生成されてもよい。ブロック116のパーソナライズ放射線科医/オペレータプリCADモデルは、特定のオペレータがどのタイプの画像特徴に対して間違った決定(すなわち、既知の正しい診断決定とは異なる決定)をする傾向があるかを識別するのに役立つことができる。図1のフローチャート100は、オペレータがCADデータを見ることなく導出されたブロック116のパーソナライズ放射線科医/オペレータプリCADモデルを示すことが重要である。つまり、図1のオペレータは、ブロック116のパーソナライズ放射線科医/オペレータプリCADモデルを構築するために、プリCAD訓練を受ける。   [0084] Aspects of the inventive concept can be described with reference to the flowchart 100 of FIG. Flowchart 100 shows pre-CAD training. As shown in block 102, multiple training images may be accessed from a medical image database. The training image may represent an area of the human body that has characteristics that may indicate illness, injury, or distress. For example, the training image may include an image of a portion of the breast that needs to be diagnosed to determine whether the indicated portion is a potential cancer area. At block 104, a feature extraction process may be performed. At block 106, a plurality of image features may be extracted from the training image. In block 110, an operator such as a radiologist or other clinician may receive personalized radiologist model training. Specifically, the operator may recommend a diagnostic decision or pre-CAD viewing diagnosis as shown in block 114 for each of at least some of the image features extracted from the training image. Specific to an operator (or operator group) having data on when a particular operator made a wrong diagnostic decision (ie, a decision different from a known proven diagnostic decision (as shown in block 112)), A personalized radiologist / operator pre-CAD model as shown at block 116 may be generated. The personalized radiologist / operator pre-CAD model at block 116 identifies which types of image features a particular operator tends to make wrong decisions (ie, decisions that are different from known correct diagnostic decisions). Can help you. It is important that the flow chart 100 of FIG. 1 shows the personalized radiologist / operator pre-CAD model of block 116 that is derived without the operator looking at the CAD data. That is, the operator of FIG. 1 undergoes pre-CAD training to build a personalized radiologist / operator pre-CAD model at block 116.

[0085] 図1は、任意選択的な放射線科医プリCADビューイング診断データベース(プリCADデータベース)108をさらに示す。プリCADデータベースは、ブロック110のパーソナライズ放射線科医モデル訓練を用いてオペレータのパフォーマンスを実際に測定する前に、オペレータ(例えば、放射線科医)を訓練するために利用されてもよい。そのため、プリCADデータベース108は、オペレータが(実際の訓練中に診断決定を推薦する)CADシステムの機能性をより深く理解することを助ける支援をすることができる。   FIG. 1 further illustrates an optional radiologist pre-CAD viewing diagnostic database (pre-CAD database) 108. The pre-CAD database may be utilized to train an operator (eg, a radiologist) prior to actually measuring the operator's performance using the personalized radiologist model training at block 110. As such, the pre-CAD database 108 can help an operator to better understand the functionality of the CAD system (which recommends diagnostic decisions during actual training).

[0086] 図2は、図1に類似した訓練プロセスのフローチャートを示す。このフローチャートは、ポストCADビューイング訓練(すなわち、オペレータポストCADビューイングの診断決定を解析すること)を示す。図1と同様に、ブロック102では、複数の訓練画像が、医用画像データベースからアクセスされてもよい。訓練画像は、病気、ケガ、又は苦痛を示し得る特性を持つ人体のエリアを表してもよい。例えば、訓練画像には、示された部分が、癌領域の可能性があるか否かを決定するために診断される必要がある乳房の一部の画像が含まれ得る。ブロック104では、特徴抽出プロセスが実施されてもよい。ブロック106では、複数の画像特徴が、訓練画像から抽出されてもよい。   [0086] FIG. 2 shows a flowchart of a training process similar to FIG. This flowchart illustrates post-CAD viewing training (ie, analyzing diagnostic decisions for operator post-CAD viewing). Similar to FIG. 1, at block 102, multiple training images may be accessed from a medical image database. The training image may represent an area of the human body that has characteristics that may indicate illness, injury, or distress. For example, the training image may include an image of a portion of the breast that needs to be diagnosed to determine whether the indicated portion is a potential cancer area. At block 104, a feature extraction process may be performed. At block 106, a plurality of image features may be extracted from the training image.

[0087] 図2は、任意選択的な放射線科医プリCADビューイング診断データベース(プリCADデータベース)158をさらに示す。プリCADデータベースは、ブロック130のパーソナライズ放射線科医モデル訓練を用いてオペレータのパフォーマンスを実際に測定する前に、オペレータ(例えば、放射線科医)を訓練するために利用されてもよい。そのため、プリCADデータベース158は、オペレータが(実際の訓練中に診断決定を推薦する)CADシステムの機能性をより深く理解することを助ける支援をすることができる。   FIG. 2 further illustrates an optional radiologist pre-CAD viewing diagnostic database (pre-CAD database) 158. The pre-CAD database may be utilized to train an operator (eg, a radiologist) before actually measuring the operator's performance using the personalized radiologist model training of block 130. As such, the pre-CAD database 158 can help an operator to better understand the functionality of the CAD system (which recommends diagnostic decisions during actual training).

[0088] ブロック130では、放射線科医又は他の臨床医などのオペレータが、パーソナライズ放射線科医モデル訓練を受けてもよい。具体的には、オペレータは、訓練画像から抽出された画像特徴の少なくとも一部のそれぞれに対して、診断決定、又はブロック132に示すようなポストCADビューイング診断を推薦してもよい。特定のオペレータが間違った診断決定(すなわち、既知の証明された診断決定(ブロック112に示すような)とは異なる決定)を何時したか、及び何時オペレータが、同じ画像特徴に関してCAD決定にアクセスできるにもかかわらず、その決定を下したかに関するデータを有する、オペレータ(又はオペレータグループ)に特有の、ブロック152に示すようなパーソナライズ放射線科医/オペレータポストCADモデルが、生成されてもよい。ブロック152のパーソナライズ放射線科医/オペレータポストCADモデルは、特定のオペレータがどのタイプの画像特徴に対して間違った決定(すなわち、既知の正しい診断決定とは異なる決定)をする傾向があるかを識別するのに役立つことができる。図2のフローチャート150は、オペレータがCADデータを見た状態で導出されたブロック152のパーソナライズ放射線科医/オペレータポストCADモデルを示すことが重要である。つまり、図2のオペレータは、ブロック152のパーソナライズ放射線科医/オペレータプリCADモデルを構築するために、ポストCAD訓練を受ける。   [0088] At block 130, an operator, such as a radiologist or other clinician, may receive personalized radiologist model training. Specifically, the operator may recommend a diagnostic decision or a post-CAD viewing diagnosis as shown in block 132 for each of at least some of the image features extracted from the training image. When a particular operator made a wrong diagnostic decision (ie, a decision different from a known proven diagnostic decision (as shown in block 112)) and when the operator can access CAD decisions for the same image features Nevertheless, a personalized radiologist / operator post CAD model as shown in block 152 may be generated that is specific to the operator (or operator group) with data regarding what the decision was made. The personalized radiologist / operator post CAD model at block 152 identifies which types of image features a particular operator tends to make wrong decisions (ie, decisions that are different from known correct diagnostic decisions). Can help you. It is important that the flowchart 150 of FIG. 2 shows the personalized radiologist / operator post CAD model of block 152 derived with the operator looking at the CAD data. That is, the operator of FIG. 2 undergoes post-CAD training to build the personalized radiologist / operator pre-CAD model of block 152.

[0089] 図3は、CLIモデル訓練の別のフローチャート200を示し、この出力は、ブロック214に示すようなパーソナライズオペレータ/放射線科医訓練済みCLIモデルである。図1及び2と同様に、ブロック102では、複数の訓練画像が、医用画像データベースからアクセスされてもよい。訓練画像は、病気、ケガ、又は苦痛を示し得る特性を持つ人体のエリアを表してもよい。例えば、訓練画像には、示された部分が、癌領域の可能性があるか否かを決定するために診断される必要がある乳房の一部の画像が含まれ得る。ブロック104では、特徴抽出プロセスが実施されてもよい。ブロック106では、複数の画像特徴が、訓練画像から抽出されてもよい。   FIG. 3 shows another flowchart 200 of CLI model training, the output of which is a personalized operator / radiologist trained CLI model as shown in block 214. Similar to FIGS. 1 and 2, at block 102, multiple training images may be accessed from a medical image database. The training image may represent an area of the human body that has characteristics that may indicate illness, injury, or distress. For example, the training image may include an image of a portion of the breast that needs to be diagnosed to determine whether the indicated portion is a potential cancer area. At block 104, a feature extraction process may be performed. At block 106, a plurality of image features may be extracted from the training image.

[0090] 図示されるように、確信レベル指標モデル訓練は、ブロック112の既知の正しい診断決定ラベル、ブロック210のCADシステム分類子出力、ブロック202の訓練済み放射線科医プリCAD診断、ブロック206のパーソナライズ放射線科医プリCADモデル、ブロック204の訓練済み放射線科医ポストCAD診断、及びブロック208のパーソナライズ放射線科医ポストCADモデルを入力として取り込んでもよい。   [0090] As shown, confidence level indicator model training consists of known correct diagnostic decision labels in block 112, CAD system classifier output in block 210, trained radiologist pre-CAD diagnosis in block 202, block 206 The personalized radiologist pre-CAD model, the trained radiologist post-CAD diagnosis at block 204, and the personalized radiologist post-CAD model at block 208 may be captured as inputs.

[0091] 図4は、図3から導出されたCLIモデルを使用して画像特徴を分類するためのフローチャート300である。図1及び2と同様に、ブロック302では、複数の訓練画像が、医用画像データベースからアクセスされてもよい。訓練画像は、病気、ケガ、又は苦痛を示し得る特性を持つ人体のエリアを表してもよい。例えば、訓練画像には、示された部分が、癌領域の可能性があるか否かを決定するために診断される必要がある乳房の一部の画像が含まれ得る。ブロック304では、特徴抽出プロセスが実施されてもよい。ブロック306では、複数の画像特徴が、訓練画像から抽出されてもよい。   FIG. 4 is a flowchart 300 for classifying image features using the CLI model derived from FIG. Similar to FIGS. 1 and 2, at block 302, multiple training images may be accessed from a medical image database. The training image may represent an area of the human body that has characteristics that may indicate illness, injury, or distress. For example, the training image may include an image of a portion of the breast that needs to be diagnosed to determine whether the indicated portion is a potential cancer area. At block 304, a feature extraction process may be performed. At block 306, a plurality of image features may be extracted from the training image.

[0092] ブロック312では、ブロック308のCAD分類子及びブロック310の任意選択的な放射線科医初期プリCAD診断を入力として取り込む、パーソナライズ確信レベル指標モデルが利用されてもよい。さらに図示するように、CAD分類子308は、ブロック314のCAD分類子出力を生成し、及びパーソナライズ確信レベル指標モデルは、ブロック316のCLIモデル出力を生成する。つまり、パーソナライズ確信レベル指標モデルを使用して、分類子出力又は診断決定に関するCADシステム推薦に関して、確信レベル指標を生成することができる。確信レベル指標又は316のCLIモデル出力は、CADシステム推薦が臨床医診断決定とは異なる場合に、314のCAD分類子出力が正しい可能性を示す。確信レベル指標は、CAD出力に対して正しい確率に類似した確信レベルを提供し、従って、CADシステムが、ある画像特徴が癌病変と関連付けられていることを示す場合、CLIは、例えば、この画像特徴が、癌軍団と関連付けられていることに関するCAD診断決定に対して、95%の確信レベルであることを示す0.95を出力してもよい。   [0092] At block 312, a personalized confidence level indicator model that takes as input the CAD classifier of block 308 and the optional radiologist initial pre-CAD diagnosis of block 310 may be utilized. As further illustrated, CAD classifier 308 generates the CAD classifier output of block 314, and the personalized confidence level indicator model generates the CLI model output of block 316. That is, a personalized confidence level index model can be used to generate a confidence level index for CAD system recommendations for classifier output or diagnostic decisions. The confidence level index or 316 CLI model output indicates that the 314 CAD classifier output may be correct if the CAD system recommendation is different from the clinician diagnostic decision. The confidence level indicator provides a confidence level that is similar to the correct probability for the CAD output, so if the CAD system indicates that an image feature is associated with the cancer lesion, the CLI may be, for example, this image A 0.95 may be output indicating a 95% confidence level for a CAD diagnostic decision regarding that the feature is associated with a cancer corps.

[0093] 一実施形態において、CADシステム推薦に対するCLIスコアを計算するようにデバイスを訓練する前に、教師付き機械学習の第1の段階は、特定の画像特徴に基づいて分類を提案するようにデバイスを訓練することを有していてもよい。具体的には、多次元特徴ベクトルXiの一定のセットを使用して、各入力ベクトルXiに対してスコアs(Xi)を出力するようにデバイスを訓練する(機械学習)ことができる。次いで、その結果得られた訓練済みデバイスは、それに関してデバイスが訓練されていない新しいデータに対するオペレーションにおいて、訓練(学習と呼ばれることもある)中にデバイスが学習したパターンを一般化するために使用されてもよい。   [0093] In one embodiment, prior to training a device to calculate a CLI score for a CAD system recommendation, the first stage of supervised machine learning suggests a classification based on specific image features. You may have training the device. Specifically, the device can be trained (machine learning) to output a score s (Xi) for each input vector Xi using a fixed set of multidimensional feature vectors Xi. The resulting trained device is then used to generalize the patterns learned by the device during training (sometimes referred to as learning) in operations on new data for which the device is not trained. May be.

[0094] ほとんどの教師付き学習/訓練方法は、s(Xi)が、0〜1のスカラー値であり、及びXiが、クラスcの最も可能性の高いメンバーから最も可能性の低いメンバーまでのテストセット内の例をランク付けするために使用することができる特徴ベクトル(すなわち、多値アレイ)である、スコアs(x)を出力する分類子を生成する。すなわち、x及びyの2つの例の場合、S(x)<S(y)である(xの分類子によって与えられる出力スコアが、ベクトルyに対して与えられるスコアよりも小さい)場合、P(c/x)<P(c/y)である(特徴ベクトルxを持つ画像がクラスCにある(例えば、癌である)確率は、特徴ベクトルYを持つ画像がクラスCにある確率よりも低い)。しかし、多くの適用例において、クラスメンバーシップ確率に従った例のランク付けは、十分ではない可能性がある。ほとんどのパターン認識/機械学習システムは、クラスメンバーシップの確率に関する相対的スコアを与える。本発明概念は、ユーザモデル及びグラウンドトゥルースと共に、画像セットに対して収集された訓練データを使用して確信推定(CLIスコア)を生成するように動作可能である。使用された方法は、訓練データでは使用されないデータに関する有用な確信スコアを提供するように一般化する。従って、オペレータが1つ又は複数の提示された画像特徴に基づいて最適な最終決定を選択することを助けるために使用することができる確信又はCLIスコアが生成される。   [0094] For most supervised learning / training methods, s (Xi) is a scalar value between 0 and 1, and Xi is from the most probable member to the least probable member of class c. Generate a classifier that outputs a score s (x), which is a feature vector (ie, a multi-valued array) that can be used to rank the examples in the test set. That is, for the two examples x and y, if S (x) <S (y) (the output score given by the classifier of x is less than the score given for the vector y), then P The probability that (c / x) <P (c / y) (an image having a feature vector x is in class C (eg, cancer) is greater than the probability that an image having a feature vector Y is in class C. Low). However, in many applications, ranking the examples according to class membership probabilities may not be sufficient. Most pattern recognition / machine learning systems give a relative score for the probability of class membership. The inventive concept is operable to generate a confidence estimate (CLI score) using training data collected for an image set along with a user model and ground truth. The method used is generalized to provide a useful confidence score for data that is not used in the training data. Thus, a confidence or CLI score is generated that can be used to help the operator to select the optimal final decision based on the one or more presented image features.

[0095] つまり、分類に関する基本的な問題は、全データ値が、訓練中に、例えば癌の場合「1」、又は癌でない場合「0」とラベル付けされる点である。0〜1の間にある値は、分類子の出力として訓練されないので、実際のオペレーション時に、どのように介在する値が画像に割り当てられるかに関して、自由度が高い。そのため、相対的ランク付けのみが、クラスCにある確率に結び付けられる。すなわち、理想的には、ある特定の画像例によって表される画像の80%が癌であることを示すために>0.8の出力スコアを人は望むであろうが、これは、0.7のスコアを有する画像よりも癌である可能性が高いことを意味するにすぎない。   [0095] That is, the basic problem with classification is that all data values are labeled during training, for example, "1" for cancer or "0" for non-cancer. Values between 0 and 1 are not trained as the output of the classifier, so there is a high degree of freedom as to how intervening values are assigned to the image during actual operation. Thus, only relative ranking is tied to the probability of being in class C. That is, ideally one would want an output score of> 0.8 to indicate that 80% of the images represented by a particular image example are cancerous, but this would be It only means that it is more likely to be cancer than an image with a score of 7.

[0096] 本発明概念は、訓練済みCADシステム推薦の確信レベルをより良く示すために、人間のオペレータ及び訓練済みCADシステムによって与えられた中間値を有する訓練データを利用する。従って、CADシステム推薦の確信スコアを与えるために、特徴ベクトルXを有した画像、並びにCAD推薦及び予期される又は実際のユーザ初期決定(オペレータの決定は、彼/彼女のエラープロファイルによって偏る可能性のあるCADシステムを使用して暗に得られる)を所与として、癌の確信(又は正しい確率)に関するより一般的な値が与えられる。   [0096] The inventive concept utilizes training data with intermediate values provided by a human operator and a trained CAD system to better indicate the confidence level of the trained CAD system recommendation. Thus, to give a confidence score for the CAD system recommendation, the image with the feature vector X, as well as the CAD recommendation and the expected or actual user initial decision (operator decision may be biased by his / her error profile Given a implicit (using a certain CAD system), a more general value for cancer belief (or correct probability) is given.

[0097] 一実施形態では、数学的に、CLIスコアを生成するための関数は、
P(c/X及びZ及びW及びQ)
と記述することができ、これは、特徴ベクトルXを所与として、ユーザ/オペレータがラベルZを選択し、及びCADシステムがラベルWを推薦し、既知のグラウンドトゥルースがラベルQによって表される場合の、クラスがクラスcにある確率を示す。
[0097] In one embodiment, mathematically, the function for generating a CLI score is:
P (c / X and Z and W and Q)
This is the case where given a feature vector X, the user / operator selects label Z, and the CAD system recommends label W, where a known ground truth is represented by label Q. Indicates the probability that the class is in class c.

[0098] ラベルは、癌、又は癌ではない、すなわち、それぞれ1又は0でもよい。ユーザ及び/又はCADシステムに関連する情報を因数分解することによって、推定の特異性を高めることは、推定の精度を高め、並びにユーザ及びCADシステムに特有の確信スコアを向上又は増加させる結果をもたらし、それによって、機械学習及び推定のプロセスが促進される。つまり、CLIスコアを計算するための関数は、一人若しくは複数の特定のユーザ及び/又は1つ若しくは複数の特定のCADシステムの状況において、CLIスコアがCAD診断決定に対する提案された確信を反映するように、一人又は複数の特定のオペレータ及び1つ又は複数の特定のCAD推薦システムを考慮に入れることができる。   [0098] The label may be cancer or not cancer, ie 1 or 0, respectively. Increasing the specificity of the estimation by factoring information related to the user and / or CAD system results in an increase in the accuracy of the estimation and an improvement or increase in the confidence score specific to the user and the CAD system. This facilitates the machine learning and estimation process. That is, the function for calculating the CLI score is such that, in the context of one or more specific users and / or one or more specific CAD systems, the CLI score reflects the proposed belief in CAD diagnosis decisions. One or more specific operators and one or more specific CAD recommendation systems may be taken into account.

[0100] オペレータは、一般に、患者の症例研究のために収集された画像におけるN個の可能な関心領域(ROI)の内のi番目のROIに対して、0(癌の可能性が最も低い)〜1(癌の可能性が最も高い)のスコアを割り当てることができる。割り当てられたスコアは、一般的に、オペレーション中は、0又は1であるが、訓練目的で、中間値が使用されてもよい。オペレータのスコアは、i=1〜Nの場合、S1(i)と示すことができる。オペレータのスコアは、真のスコアS(i)+El(i)によって示されるi番目のスコアのエラー値(iは、1〜Nまで)であるので、i=1〜Nの場合、51(i)=S(i)+El(i)である。CADシステムは、S2(i)=S(i)+E2(i)(式中、i=1〜N)によって示される類似の出力スコアを与えるように訓練されてもよい。CADシステムは、そのエラーE2(i)が、オペレータのエラーから統計的に独立しているように訓練される。従って、オペレータによって割り当てられたスコアが、CADシステムの出力スコアの独立スコアと食い違う(又は一致しない)場合(0.5と比較して、第1の割り当てられたスコアが高く、及び第2の割り当てられたスコアが低い)、「引き分け状態」が検出され、及び最適な決定は、不明である。本明細書では、CLIは、S3(i)=S(i)+E3(i)である第3の独立スコア生成デバイス(別のCADシステムに類似する)と等しくてもよい。CLIは、そのエラーE3(i)(i=1〜N)が、オペレータのエラーEl(i)(i=1〜N)及び第1のCADシステムエラーE2(i)(i=1〜N)の両方から統計的に独立するように設計されてもよい。従って、例えば、引き分け状態が、オペレータと第1のCADシステムとの間で生じた場合に、単純な多数決原理の投票論理を用いることによって(すなわち、3つのスコアの内の2つが高であれば、高を選択し、又は3つのスコアの内の2つが低であれば、低を選択する)、引き分け状態を打破するために、その出力を独立意見として使用することができる。オペレータの無支援パフォーマンスよりも高いパフォーマンスを得るために、トリム手段などの代替論理を3つの独立スコアに対して使用することができる。第1のCADシステムは、何らかの形式の推薦を生成するように訓練されてはいるが、本明細書で述べるようなCLI機能性を用いて高められてはいないCADシステムを包含してもよい。   [0100] The operator is generally 0 (lowest likelihood of cancer) for the i th ROI of N possible regions of interest (ROI) in images collected for patient case studies. ) To 1 (most likely cancer) scores can be assigned. The assigned score is typically 0 or 1 during operation, but intermediate values may be used for training purposes. The operator's score can be expressed as S1 (i) when i = 1 to N. Since the operator's score is the error value (i is 1 to N) of the i-th score indicated by the true score S (i) + El (i), if i = 1 to N, 51 (i ) = S (i) + El (i). The CAD system may be trained to give a similar output score indicated by S2 (i) = S (i) + E2 (i), where i = 1 to N. The CAD system is trained so that its error E2 (i) is statistically independent of the operator's error. Thus, if the score assigned by the operator does not match (or does not match) the independent score of the output score of the CAD system (compared to 0.5, the first assigned score is higher and the second assigned Score is low), a “draw state” is detected, and the optimal decision is unknown. As used herein, the CLI may be equal to a third independent score generation device (similar to another CAD system) where S3 (i) = S (i) + E3 (i). In the CLI, the error E3 (i) (i = 1 to N) is the operator error El (i) (i = 1 to N) and the first CAD system error E2 (i) (i = 1 to N). May be designed to be statistically independent of both. Thus, for example, if a draw situation occurs between the operator and the first CAD system, by using a simple majority voting logic (ie if two of the three scores are high) , Select high, or select low if two of the three scores are low), the output can be used as an independent opinion to break the draw. Alternative logic, such as trimming means, can be used for the three independent scores to obtain a performance that is higher than the operator's unassisted performance. The first CAD system may include CAD systems that have been trained to generate some form of recommendation, but have not been enhanced using CLI functionality as described herein.

[0101] 本発明概念のシステムは、オペレータが、CADシステム/デバイスに頼り、及び例えば、CADシステム/デバイスが正しく、且つオペレータが間違っている時に、自身の推薦よりもCADシステム/デバイスの推薦に従う場合、オペレータが、自身のエラーを訂正することを可能にする。ある固有の局面は、米国特許出願第15/200,719号に開示されるようなデバイスの初期訓練であり、オペレータが、オペレータの無支援推薦の訂正において助けを必要とする可能性が最も高い時に、CADシステムのレコメンダーが、正しい推薦を与えることを確実にするために、個人及び/又はオペレータグループによるエラーに可変的に(例えば、より重く)重み付けを行うようにデバイスが具体的に訓練されることである。   [0101] The system of the present invention follows the recommendations of the CAD system / device rather than its own recommendations when the operator relies on the CAD system / device and, for example, the CAD system / device is correct and the operator is wrong. If so, it allows the operator to correct his error. One unique aspect is the initial training of the device as disclosed in US patent application Ser. No. 15 / 200,719, where the operator is most likely to need help in correcting the operator's unassisted recommendation. Sometimes, the CAD system recommender specifically trains the device to variably (eg, more heavily) weight errors by individuals and / or operator groups to ensure that the correct recommendation is given. It is to be done.

[0102] 本発明概念は、組み合わせられた決定を最適化するために、それぞれ異なる1つ又は複数の分類子を選択及び利用するように動作可能である。米国特許出願第15/200,719号は、オペレータが、1つ又は複数の適切な時に、1つ又は複数の推薦を受け入れることを選択した場合に、自身のエラーの1つ又は複数を訂正することによって、オペレータの精度を高めるために、オペレータの初期推薦と組み合わせることができる推薦を提供するパーソナライズ多様分類子を得るための新しい方法及び手段を開示する。   [0102] The inventive concept is operable to select and utilize one or more different classifiers to optimize the combined decision. US patent application Ser. No. 15 / 200,719 corrects one or more of its errors if an operator chooses to accept one or more recommendations at one or more appropriate times. Accordingly, a new method and means for obtaining a personalized multi-classifier that provides recommendations that can be combined with the operator's initial recommendations to increase operator accuracy is disclosed.

[0103] 本発明概念は、最終決定又は推薦の精度を高めるために、米国特許出願第15/200,719号の訓練済みCADシステムの推薦をオペレータの初期推薦と組み合わせる新しいやり方を教示し、並びに、オペレータは、確信レベルがCD!スコアの高(0.5よりもはるかに大きい)であれば、CAD推薦を選択することも学び、及びこの再評価は、オペレータの間違った初期評価を訂正することができる。さらに、CLIシステムは、オペレータが、CAD推薦に従わず、及び自身の初期評価を継続する方がおそらく良い場合に、低確信レベル(0.5よりはるかに低い)を提供することができる。   [0103] The inventive concept teaches a new way to combine the recommendations of the trained CAD system of US Patent Application No. 15 / 200,719 with the operator's initial recommendations to increase the accuracy of final decisions or recommendations, and The operator has a confidence level of CD! If the score is high (much greater than 0.5), you will also learn to choose CAD recommendations, and this reevaluation can correct the operator's incorrect initial evaluation. In addition, the CLI system can provide a low confidence level (much lower than 0.5) when an operator does not follow CAD recommendations and it is probably better to continue his initial evaluation.

[0104] 図5は、診断決定に関するCADシステム推薦と共に利用されるCLIモデルを生成するためのプロセスフロー400である。ブロック402では、対象デバイス又は他のデバイスから生成されたCAD推薦診断決定に関する確信レベル指標(CLI)を提供するために、機械学習が、利用されてもよく、又はデバイスによって別の方法で実施されてもよい。デバイス自体が、デバイスによってアクセスされた画像特徴の診断決定に関して推薦を生成するように既に最初に訓練されている場合、デバイスは、参照により援用される関連の米国特許出願第15/200,719号に記載の初期機械学習を使用して訓練されているかもしれない。従って、一実施形態において、CLIを提供するようにデバイスを訓練するために機械学習を利用することは、診断決定を推薦するように既に訓練されたCADシステムに対する改善となることが可能であり、及び同じデバイス/アプリケーションは、CLIスコアを生成するために使用される機能性(関数/アルゴリズム)を考慮するために変更されてもよい。   [0104] FIG. 5 is a process flow 400 for generating a CLI model for use with CAD system recommendations for diagnostic decisions. At block 402, machine learning may be utilized or otherwise performed by the device to provide a confidence level indicator (CLI) for CAD recommendation diagnostic decisions generated from the target device or other devices. May be. If the device itself is already initially trained to generate a recommendation for diagnostic determination of image features accessed by the device, the device is related US patent application Ser. No. 15 / 200,719, incorporated by reference. May have been trained using the initial machine learning described in. Thus, in one embodiment, utilizing machine learning to train a device to provide a CLI can be an improvement over a CAD system that has already been trained to recommend a diagnostic decision, And the same device / application may be modified to take into account the functionality (function / algorithm) used to generate the CLI score.

[0105] ブロック404では、デバイスは、複数の訓練画像特徴にアクセスしてもよい。各訓練画像特徴は、既知のクラス内で関連付けられてもよい。つまり、特定の画像特徴が、癌であると証明された病変と関連付けられてもよい。別のケースでは、特定の画像特徴が、非癌性であると証明済みである。どちらの場合も、訓練画像特徴の全てが、証拠又は証明された検査結果などに基づいて、1つの臨床クラス又は別の臨床クラスに既に割り当てられている。クラスは、関連の米国特許出願第15/200,719号に記載されるIRADSシステムのクラスに対応してもよい。   [0105] In block 404, the device may access a plurality of training image features. Each training image feature may be associated within a known class. That is, a particular image feature may be associated with a lesion that has proven to be cancer. In other cases, certain image features have been proven to be non-cancerous. In either case, all of the training image features have already been assigned to one clinical class or another clinical class, such as based on evidence or proven test results. The class may correspond to the class of IRADS system described in the related US patent application Ser. No. 15 / 200,719.

[0106] ブロック406では、少なくとも一人のオペレータからの複数の初期臨床医推薦診断決定がアクセスされる。各決定は、訓練画像特徴(これらの真の又は既知の結果は、オペレータには知られていない)の1つ又は複数を診断するために下されてもよい。訓練画像データのオペレータの診断決定又は解釈は、様々な方法を使用して得ることができる。例えば、直接的ラベルコンセンサスラベル、オペレータモデル、マルチオペレータモデル、微調整オペレータモデル、及び/又はアーキタイプオペレータモデルが、本明細書に説明されるように利用されてもよい(但し、本開示は、このようなモデルに限定されず、及び追加のモデルが企図される)。   [0106] At block 406, a plurality of initial clinician recommended diagnostic decisions from at least one operator are accessed. Each decision may be made to diagnose one or more of the training image features (these true or known results are unknown to the operator). Operator diagnostic decisions or interpretation of the training image data can be obtained using various methods. For example, direct label consensus labels, operator models, multi-operator models, fine-tuning operator models, and / or archetype operator models may be utilized as described herein (provided that this disclosure Not limited to such models, and additional models are contemplated).

[0107] ブロック408では、複数の訓練画像特徴のそれぞれに対して、複数のCADシステム推薦診断決定がアクセスされてもよい。対象デバイスが、CADシステム診断決定を下すために最初に訓練されたのと同じコンピューティングデバイス/CADシステムである場合には、このデバイスは、訓練画像の初期訓練中に使用された手法及び関数を単に適用することによって、複数の訓練画像特徴のそれぞれに対して、上記CADシステム推薦診断決定を計算することができる。   [0107] At block 408, a plurality of CAD system recommended diagnostic decisions may be accessed for each of the plurality of training image features. If the target device is the same computing device / CAD system that was originally trained to make the CAD system diagnostic decision, this device will use the techniques and functions used during the initial training of the training image. By simply applying, the CAD system recommended diagnostic decision can be calculated for each of a plurality of training image features.

[0108] ブロック410では、デバイスは、複数の訓練画像特徴のサブセットに対応する複数の初期臨床医推薦診断決定のサブセットにアクセスしてもよい。サブセットは、1つ又は複数の特定の訓練画像特徴に対して、オペレータが意見を異にする、あるいはCADシステム診断決定と一致しない、又は異なる診断決定を提供する場合である。   [0108] At block 410, the device may access a plurality of initial clinician recommended diagnostic decision subsets corresponding to the plurality of training image feature subsets. A subset is when an operator disagrees or does not match a CAD system diagnostic decision or provides a different diagnostic decision for one or more specific training image features.

[0109] 一部の実施形態では、このステップにおいて、CADシステム推薦診断決定を考慮に入れた際に、オペレータ/臨床医が、彼/彼女の診断決定を変更するか否かを決定することができる。例えば、場合によっては、オペレータは、ある訓練画像特徴に対して診断決定を出し、次いで、同じ訓練画像特徴に関するCADシステム推薦診断決定を与えられると、その決定を変更することができる。このようなデータは、このオペレータに関して集約することができ、及びCLIスコアを計算するための関数の一部として利用することができる。   [0109] In some embodiments, in this step, the operator / clinician may decide whether to change his / her diagnostic decision when taking the CAD system recommended diagnostic decision into account. it can. For example, in some cases, an operator can make a diagnostic decision for a training image feature and then change that decision given a CAD system recommended diagnostic decision for the same training image feature. Such data can be aggregated for this operator and can be used as part of a function to calculate a CLI score.

[0110] ブロック412では、複数の訓練画像特徴のサブセットに対応する特定のCADシステム推薦診断決定のそれぞれに関するCLIスコアを定義する関数が、生成されてもよい。つまり、オペレータが、特定のCAD推薦システム診断決定と意見を異にする場合に、その特定のCAD推薦システム診断決定に関するCLIスコアを計算する1つ又は複数の関数を生成することができる。   [0110] At block 412, a function may be generated that defines a CLI score for each particular CAD system recommended diagnostic decision corresponding to a subset of the plurality of training image features. That is, if the operator disagrees with a particular CAD recommendation system diagnosis decision, one or more functions can be generated that calculate a CLI score for that particular CAD recommendation system diagnosis decision.

[0111] 図6は、本明細書で述べた様々な手法を実施することができるコンピューティングシステム700の例示的模式図である。例えば、コンピューティングシステム700は、特定のCADシステム推薦に関するCLI又はCLIスコアを生成するためのCLIアプリケーション70を実施するために使用されるコンピューティングデバイスを有していてもよい。コンピューティングシステム700は、バス701(すなわち、相互接続)、少なくとも1つのプロセッサ702又は他のコンピューティング素子、少なくとも1つの通信ポート703、メインメモリ704、リムーバブルストレージ媒体705、リードオンリーメモリ706、及びマスストレージデバイス707を含む。1つ又は複数のプロセッサ702は、Intel(登録商標)、Itanium(登録商標)、又は1つ若しくは複数のItaniumプロセッサ、AMD(登録商標)、Opteron(登録商標)、Athlon MP(登録商標)の1つ若しくは複数のプロセッサ、又はMotorola(登録商標)ラインのプロセッサなどの(但し、これらに限定されない)任意の公知のプロセッサであってもよい。通信ポート703は、モデムベースのダイヤルアップ接続と共に使用するRS−232ポート、10/100イーサネットポート、銅若しくはファイバを使用したギガビットポート、又はUSBポートの何れであってもよい。1つ又は複数の通信ポート703は、ローカルエリアネットワーク(LAN)、広域ネットワーク(WAN)、又はコンピュータシステム200が接続する任意のネットワークなどのネットワークに応じて選択されてもよい。コンピューティングシステムは、トランスポート及び/又はトランジットネットワーク755、表示スクリーン760、入出力ポート740、並びにマウス又はキーボードなどの入力デバイス745をさらに含んでいてもよい。   [0111] FIG. 6 is an exemplary schematic diagram of a computing system 700 that may implement the various techniques described herein. For example, the computing system 700 may have a computing device that is used to implement a CLI application 70 for generating a CLI or CLI score for a particular CAD system recommendation. The computing system 700 includes a bus 701 (ie, an interconnect), at least one processor 702 or other computing element, at least one communication port 703, a main memory 704, a removable storage medium 705, a read only memory 706, and a mass. A storage device 707 is included. One or more processors 702 may be one of Intel (R), Itanium (R), or one or more Itanium processors, AMD (R), Opteron (R), Athlon MP (R). It may be any known processor, such as, but not limited to, one or more processors, or a Motorola® line processor. The communication port 703 may be any of an RS-232 port used with a modem-based dial-up connection, a 10/100 Ethernet port, a gigabit port using copper or fiber, or a USB port. The one or more communication ports 703 may be selected according to a network, such as a local area network (LAN), a wide area network (WAN), or any network to which the computer system 200 is connected. The computing system may further include a transport and / or transit network 755, a display screen 760, an input / output port 740, and an input device 745 such as a mouse or keyboard.

[0112] メインメモリ704は、ランダムアクセスメモリ(RAM)又は当該分野で一般的に知られている1つ若しくは複数の他の動的ストレージデバイスであってもよい。リードオンリーメモリ706は、プロセッサ702の命令などの静的情報を保存するためのプログラマブルリードオンリーメモリ(PROM)などの任意の1つ又は複数の静的ストレージデバイスであってもよい。マスストレージデバイス707は、情報及び命令を保存するために使用することができる。例えば、Adaptec(登録商標)ファミリーの小型コンピュータシリアルインタフェース(SCSI)ドライブなどのハードディスク、光ディスク、レイド(RAID)などのディスクアレイ、Adaptec(登録商標)ファミリーのRAIDドライブなど、又はその他のマスストレージデバイスが使用されてもよい。   [0112] Main memory 704 may be random access memory (RAM) or one or more other dynamic storage devices commonly known in the art. Read only memory 706 may be any one or more static storage devices such as programmable read only memory (PROM) for storing static information such as instructions of processor 702. Mass storage device 707 can be used to store information and instructions. For example, hard disks such as the Adaptec® family of small computer serial interface (SCSI) drives, optical disks, disk arrays such as RAID, RAIDtec RAID drives, or other mass storage devices. May be used.

[0113] バス701は、1つ又は複数のプロセッサ702を他のメモリ、ストレージ、及び通信ブロックと通信可能に結合させる。バス701は、使用されるストレージデバイスに応じて、PCI/PCI−X、SCSI、又はユニバーサルシリアルバス(USB)ベースのシステムバス(又はその他)であってもよい。リムーバブルストレージ媒体705は、任意の種類の外部ハードディスク、サムドライブ、コンパクトディスクリードオンリーメモリ(CD−ROM)、書き換え可能コンパクトディスク(CD−RW)、デジタルビデオディスクリードオンリーメモリ(DVD−ROM)などであってもよい。   [0113] Bus 701 couples one or more processors 702 to be communicable with other memory, storage, and communication blocks. The bus 701 may be a PCI / PCI-X, SCSI, or Universal Serial Bus (USB) based system bus (or other) depending on the storage device used. The removable storage medium 705 is any type of external hard disk, thumb drive, compact disk read-only memory (CD-ROM), rewritable compact disk (CD-RW), digital video disk read-only memory (DVD-ROM), and the like. There may be.

[0114] 本明細書の実施形態は、プロセスを行うようにコンピュータ(又は他の電子デバイス)をプログラミングするために使用することができる命令を保存した機械可読媒体を含むことができるコンピュータプログラムプロダクトとして提供されてもよい。機械可読媒体には、光ディスク、CD−ROM、光磁気ディスク、ROM、RAM、消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ(EPROM)、電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ(EEPROM)、磁気若しくは光カード、フラッシュメモリ、又は電子命令の保存に適した他のタイプの媒体/機械可読媒体が含まれ得るが、これらに限定されない。また、本明細書の実施形態は、コンピュータプログラムプロダクトとしてダウンロードされることも可能であり、この場合、プログラムは、通信リンク(例えば、モデム又はネットワーク接続)を介して、搬送波又は他の伝搬媒体で具現化されたデータ信号によって、リモートコンピュータから要求側コンピュータへと転送することができる。   [0114] Embodiments herein are as a computer program product that can include a machine-readable medium having stored thereon instructions that can be used to program a computer (or other electronic device) to perform a process. May be provided. Machine-readable media include: optical disc, CD-ROM, magneto-optical disc, ROM, RAM, erasable programmable read only memory (EPROM), electrically erasable programmable read only memory (EEPROM), magnetic or optical card, flash memory, Or other types of media / machine-readable media suitable for storage of electronic instructions may be included, but are not limited to these. The embodiments herein can also be downloaded as a computer program product, in which case the program is transmitted on a carrier wave or other propagation medium via a communication link (eg, a modem or network connection). The embodied data signal can be transferred from the remote computer to the requesting computer.

[0115] このように、メインメモリ704は、本明細書で述べるような機能性をサポートするCLIアプリケーション70を用いて符号化される。CLIアプリケーション70(及び/又は本明細書に記載するような他のリソース)は、本明細書に記載する異なる実施形態による処理機能性をサポートするデータ及び/又は論理命令(例えば、メモリ若しくはディスクなどの別のコンピュータ可読媒体に保存されたコード)などのソフトウェアコードとして具現化されてもよい。一実施形態のオペレーション中に、1つ又は複数のプロセッサ702が、例えば、論理命令により、プロセッサ702上で実行することにより、及びメインメモリに保存された、又は別の方法で有形的に保存されたCLIアプリケーション70に基づいて、プロセスを開始し、走らせ、実行し、解釈し、又は別の方法で行うために、バス701を使用して、メインメモリ704にアクセスする。   Thus, main memory 704 is encoded using CLI application 70 that supports functionality as described herein. The CLI application 70 (and / or other resources as described herein) may provide data and / or logical instructions (eg, memory or disk, etc.) that support processing functionality according to the different embodiments described herein. Code stored in another computer readable medium) may be embodied as software code. During operation of an embodiment, one or more processors 702 may be stored in main memory or otherwise tangibly stored, for example, by executing on processor 702, by logical instructions. Based on the CLI application 70, the bus 701 is used to access the main memory 704 for starting, running, executing, interpreting, or otherwise performing processes.

[0116] 上記の記載は、本開示の技術を具現化する例示的なシステム、方法、技術、命令シーケンス、及び/又はコンピュータプログラムプロダクトを含む。しかし、記載した開示は、これらの具体的な詳細を用いることなく実施されてもよいことが理解される。本開示では、開示した方法は、デバイスによって読み取り可能な命令セット又はソフトウェアとして実施されてもよい。さらに、開示した方法におけるステップの具体的な順序又は階層は、例示的アプローチの実例であることが理解される。設計の好みに基づいて、この方法におけるステップの具体的な順序又は階層が、開示の内容の範囲内にとどまりながら、再配置可能であることが理解される。添付の方法クレームは、様々なステップの要素を見本の順序で示し、及び必ずしも示された具体的な順序又は階層に限定されるというわけではない。   [0116] The above description includes exemplary systems, methods, techniques, instruction sequences, and / or computer program products that embody the techniques of this disclosure. However, it is understood that the described disclosure may be practiced without these specific details. In the present disclosure, the disclosed methods may be implemented as an instruction set or software readable by a device. Further, it is understood that the specific order or hierarchy of steps in the disclosed methods is illustrative of an exemplary approach. Based on design preferences, it is understood that the specific order or hierarchy of steps in the method can be rearranged while remaining within the scope of the disclosure. The accompanying method claims present elements of the various steps in a sample order, and are not necessarily limited to the specific order or hierarchy presented.

[0117] 記載した開示は、本開示によるプロセスを行うようにコンピュータシステム(又は他の電子デバイス)をプログラミングするために使用することができる命令を保存した機械可読媒体を含むことができるコンピュータプログラムプロダクト又はソフトウェアとして提供されてもよい。機械可読媒体は、機械(例えば、コンピュータ)によって読み取り可能な形式(例えば、ソフトウェア、処理アプリケーション)で情報を保存するための任意の機構を含む。機械可読媒体には、光ストレージ媒体(例えば、CD−ROM)、光磁気ストレージ媒体、リードオンリーメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、消去可能プログラマブルメモリ(例えば、EPROM及びEEPROM)、フラッシュメモリ、又は電子命令の保存に適した他のタイプの媒体が含まれてもよいが、これらに限定されない。   [0117] The described disclosure may include a machine-readable medium having stored thereon instructions that can be used to program a computer system (or other electronic device) to perform a process according to the present disclosure. Alternatively, it may be provided as software. A machine-readable medium includes any mechanism for storing information in a form (eg, software, processing application) readable by a machine (eg, a computer). Machine-readable media include optical storage media (eg, CD-ROM), magneto-optical storage media, read only memory (ROM), random access memory (RAM), erasable programmable memory (eg, EPROM and EEPROM), flash memory Or other types of media suitable for storage of electronic instructions may be included, but are not limited to these.

[0118] 本発明概念の追加の局面、利点、及び有用性は、部分的には本明細書及び図面に記載され、並びに部分的には本明細書及び図面から明らかとなり、又は本発明概念の実施によって学ぶことができる。   [0118] Additional aspects, advantages, and utilities of the inventive concept are described in part in the specification and drawings, and in part are apparent from the specification and drawings, or of the inventive concept. Can be learned through implementation.

[0119] 本明細書及び図面は、例示的であることが意図され、及び限定的な意味のものではない。本発明概念の多くの特徴及びサブコンビネーションは、作り出すことが可能であり、並びに本明細書及び図面の研究により容易に明らかとなるであろう。これらの特徴及びサブコンビネーションは、他の特徴及びサブコンビネーションとは無関係に用いることができる。   [0119] The specification and drawings are intended to be illustrative and not restrictive. Many features and sub-combinations of the inventive concept can be created and will be readily apparent from a study of the specification and drawings. These features and sub-combinations can be used independently of other features and sub-combinations.

Claims (20)

診断支援システムをパーソナライズする方法であって、
複数の訓練画像特徴にアクセスすることであって、前記複数の訓練画像特徴のそれぞれが、複数のクラスの内の既知のクラスと関連付けられ、前記既知のクラスが、前記訓練画像特徴のそれぞれに関する既知の正しい診断決定に対応することと、
前記複数の訓練画像特徴のそれぞれに対応した、少なくとも一人のオペレータからの複数の初期臨床医推薦診断決定にアクセスすることであって、前記複数の初期臨床医推薦診断決定のそれぞれが、臨床医確信度を有することと、
前記複数の訓練画像特徴のそれぞれに対応した複数のコンピュータ支援診断(CAD)システム推薦診断決定にアクセスすることであって、前記複数のCADシステム推薦診断決定のそれぞれが、分類子出力スコア又はスコアのアンサンブルの組み合わせを有することと、
前記複数の訓練画像特徴のサブセットに対応した前記複数の初期臨床医推薦診断決定のサブセットにアクセスすることであって、前記複数の初期臨床医推薦診断決定の前記サブセットが、前記複数の訓練画像特徴の前記サブセットに対応した特定のCADシステム推薦診断決定とは異なることと、
前記複数の訓練画像特徴の前記サブセットに対応した前記特定のCADシステム推薦診断決定のそれぞれに関する確信レベル表示(CLI)スコアを定義する関数を生成することと、
によって、CADシステム推薦に関するCLIを提供するようにデバイスを訓練するために機械学習を利用するステップを含む、方法。
A method for personalizing a diagnostic support system,
Accessing a plurality of training image features, wherein each of the plurality of training image features is associated with a known class of a plurality of classes, and the known class is a known for each of the training image features. Responding to correct diagnosis decisions
Accessing a plurality of initial clinician recommended diagnosis decisions from at least one operator corresponding to each of the plurality of training image features, wherein each of the plurality of initial clinician recommended diagnosis decisions is a clinician belief. Having a degree,
Accessing a plurality of computer-aided diagnosis (CAD) system recommended diagnosis decisions corresponding to each of the plurality of training image features, each of the plurality of CAD system recommended diagnosis decisions being a classifier output score or a score Having a combination of ensembles;
Accessing a subset of the plurality of initial clinician recommended diagnosis decisions corresponding to the subset of the plurality of training image features, wherein the subset of the plurality of initial clinician recommended diagnosis decisions is the plurality of training image features. Different from a specific CAD system recommended diagnosis decision corresponding to the subset of
Generating a function defining a confidence level display (CLI) score for each of the particular CAD system recommended diagnostic decisions corresponding to the subset of the plurality of training image features;
Using machine learning to train a device to provide a CLI for CAD system recommendations.
一連の訓練画像と関連付けられた初期訓練データセットを提供することであって、前記初期訓練データセットの少なくとも一部が、前記複数のクラスの内の初期の既知のクラスと関連付けられた画像特徴を有し、前記複数のクラスが、初期の予め定められた可能な臨床行為と関連付けられることと、
前記デバイスに対する前記初期訓練データセットの前記提供の結果に基づいて、重み付けされたエラー項の費用関数を決定することと、
診断するために重要であると予め定められた臨床的有意性の既知の例と関連付けられた特定の画像特徴値に対して、前記費用関数の特定のパラメータに重み付けを行う、又はペナルティを科すことと、
によって、前記デバイスを最初に訓練するために初期機械学習を利用するステップをさらに有する、請求項1に記載の方法。
Providing an initial training data set associated with a series of training images, wherein at least a portion of the initial training data set includes image features associated with an initial known class of the plurality of classes. The plurality of classes are associated with an initial predetermined possible clinical practice;
Determining a weighted error term cost function based on the results of the provision of the initial training data set for the device;
Weight or penalize certain parameters of the cost function for specific image feature values associated with known examples of clinical significance that are predetermined as important for diagnosis When,
The method of claim 1, further comprising utilizing initial machine learning to initially train the device.
インタフェースによって選択された画像を受信するステップであって、前記選択された画像が画像特徴を有する、ステップと、
前記選択された画像から少なくとも1つの画像特徴値を抽出すること、及び前記複数のクラスからクラスを識別するために前記重み付けされた費用関数を使用して訓練された前記デバイスに前記少なくとも1つの画像特徴値を適用することによって、具体的な臨床行為を与えるように前記デバイスを利用するステップと、
をさらに有する、請求項2に記載の方法。
Receiving an image selected by an interface, wherein the selected image has image features;
Extracting at least one image feature value from the selected image and the at least one image on the device trained using the weighted cost function to identify a class from the plurality of classes Utilizing the device to provide a specific clinical action by applying feature values;
The method of claim 2 further comprising:
前記コンピュータ支援診断(CAD)システム推薦に関する前記CLIを提供するように前記デバイスを訓練するために機械学習を利用する前に、前記初期機械学習を使用して、前記デバイスが訓練される、請求項2に記載の方法。   The device is trained using the initial machine learning prior to utilizing machine learning to train the device to provide the CLI for the computer-aided diagnosis (CAD) system recommendation. 2. The method according to 2. 前記複数の訓練画像特徴の前記サブセットに対応した前記特定のCADシステム推薦診断決定のそれぞれに関する前記CLIスコアが、特定のタイプの画像特徴に固有であり、及び前記少なくとも一人のオペレータに固有である、請求項1に記載の方法。   The CLI score for each of the particular CAD system recommended diagnostic decisions corresponding to the subset of the plurality of training image features is unique to a particular type of image feature and unique to the at least one operator; The method of claim 1. 前記関数のパラメータが、前記臨床医確信度、前記分類子出力スコア、及び前記複数の訓練画像特徴の前記サブセットのそれぞれに関する前記既知の正しい診断決定を含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the function parameters include the clinician confidence, the classifier output score, and the known correct diagnostic decision for each of the subsets of the plurality of training image features. 前記CLIスコアを定義する前記関数を生成する前記ステップが、前記CADシステムが、システムの推薦において、システムの確信により重く重み付けを行った画像の局所エリアを提供することを有する、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the step of generating the function defining the CLI score comprises providing a local area of an image that the CAD system weights more heavily on system belief in system recommendations. the method of. 前記CLIの初期訓練段階を繰り返すことによって、前記CDI/CADシステムをある期間にわたり使用した産物としての、放射線科医が前記ある期間にわたり獲得したかもしれない放射線科医学習挙動に適応するステップをさらに有する、請求項1に記載の方法。   Further adapting to the radiologist learning behavior that the radiologist may have acquired over the period as a product of using the CDI / CAD system over a period of time by repeating the initial training phase of the CLI. The method of claim 1, comprising: 前記複数の訓練画像特徴のサブセットに対応した前記複数の初期臨床医推薦診断決定の前記サブセットが、ある特定のオペレータ、複数の特定のオペレータ、機関、ロケール、ワークフロー位置、又は前記複数の訓練画像特徴の前記サブセットに対応した前記特定のCADシステム推薦診断決定のそれぞれに関するCLIスコアを定義する前記関数と共に利用される、複数のオペレータによって下された最終決定の集約による初期及び最終決定プロファイルをさらに有する、請求項1に記載の方法。   The subset of the plurality of initial clinician recommended diagnosis decisions corresponding to the subset of the plurality of training image features is a particular operator, a plurality of specific operators, an institution, a locale, a workflow position, or the plurality of training image features. Further comprising an initial and final decision profile by aggregation of final decisions made by a plurality of operators utilized with the function defining a CLI score for each of the particular CAD system recommended diagnostic decisions corresponding to the subset of The method of claim 1. 前記複数のクラスのそれぞれが、乳腺画像報告データシステム(BI−RAD)レキシコンの異なるカテゴリと関連付けられる、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein each of the plurality of classes is associated with a different category of breast image reporting data system (BI-RAD) lexicon. 前記複数の訓練画像特徴画像のそれぞれが、軍団の関心領域と関連付けられたピクセル値又はピクセル値のサブセットを有する、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein each of the plurality of training image feature images has a pixel value or a subset of pixel values associated with a corps region of interest. 前記関数が、前記CLIスコアを計算するために、オペレータによって与えられた1つ若しくは複数の中間値、及び/又は1つ若しくは複数のCADシステム推薦に基づく、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the function is based on one or more intermediate values provided by an operator and / or one or more CAD system recommendations to calculate the CLI score. 前記関数が、
特徴ベクトルXを所与として、及び前記オペレータが、ラベルZを選択し、及び前記CADシステム推薦が、ラベルWによって定義され、既知のグラウンドトゥルースが、ラベルQとして定義される、クラスcにある確率を計算するためのP(c/X;及びZ;及びW;及びQ)を有する、請求項1に記載の方法。
The function is
Given the feature vector X, and the operator selects label Z, and the CAD system recommendation is defined by label W, the probability that the known ground truth is in class c, defined as label Q 2. The method of claim 1 having P (c / X; and Z; and W; and Q) for calculating.
前記関数が、前記CLIスコアによって定義されたCADシステム推薦の確信レベルを示すために、人間のオペレータによって与えられた中間値を組み込みながら、確率的分類を利用する、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the function utilizes probabilistic classification while incorporating an intermediate value provided by a human operator to indicate a confidence level of CAD system recommendation defined by the CLI score. 少なくとも1つの訓練画像特徴に関する既知の正しい診断決定に対応した既知のクラスと関連付けられた前記訓練画像特徴にアクセスすることと、
前記訓練画像特徴に対応した、少なくとも一人のオペレータからの臨床医推薦診断決定にアクセスすることと、
分類子出力スコア又はスコアのアンサンブルの組み合わせを有する前記訓練画像特徴に対応したコンピュータ支援診断(CAD)システム推薦診断決定にアクセスすることであって、前記CADシステム推薦診断決定が、前記臨床医推薦診断決定とは異なることと、
前記CADシステム推薦診断決定に関する確信レベル表示(CLI)スコアを定義する関数を生成することと、
によって、CADシステム推薦に関するCLIを提供するようにデバイスを訓練するために機械学習を利用することを含む、方法。
Accessing the training image feature associated with a known class corresponding to a known correct diagnostic decision for at least one training image feature;
Accessing a clinician recommended diagnosis decision from at least one operator corresponding to the training image feature;
Accessing a computer-aided diagnosis (CAD) system recommended diagnostic decision corresponding to the training image feature having a classifier output score or ensemble combination of scores, wherein the CAD system recommended diagnostic decision is the clinician recommended diagnostic Different from the decision,
Generating a function that defines a confidence level display (CLI) score for the CAD system recommended diagnosis decision;
Through utilizing machine learning to train a device to provide a CLI for CAD system recommendations.
前記関数のパラメータが、臨床医確信度、前記分類子出力スコア、及び前記訓練画像特徴に関する前記既知の正しい診断決定を含む、請求項15に記載の方法。   The method of claim 15, wherein the parameters of the function include clinician confidence, the classifier output score, and the known correct diagnostic decision regarding the training image feature. 前記臨床医推薦診断決定が、前記少なくとも一人のオペレータによって与えられた中間値を定義する、請求項16に記載の方法。   The method of claim 16, wherein the clinician recommended diagnostic decision defines an intermediate value provided by the at least one operator. コンピューティングデバイスを有する装置であって、前記コンピューティングデバイスが、重み付け項の費用関数を用いて、画像特徴に基づいた推薦クラスを生成するように機械学習によって訓練され、前記費用関数の特定のパラメータが、予め定められた臨床的有意性の既知の例と関連付けられた特定の画像特徴に対して、重み付けされ、又はペナルティを科され、
複数の訓練画像特徴のそれぞれに対応した、オペレータからの前記コンピューティングデバイスによってアクセスされた複数の臨床医診断決定であって、前記複数の初期臨床医診断決定のそれぞれが臨床医確信度を有する、複数の臨床医診断決定と、
前記コンピューティングデバイスによってアクセスされた前記複数の訓練画像特徴のそれぞれに対応した複数のCADシステム診断決定であって、前記複数のCADシステム診断決定のそれぞれが、分類子出力スコア又はスコアのアンサンブルの組み合わせを有する、複数のCADシステム診断決定と、
前記コンピューティングデバイスによってアクセスされた前記複数の訓練画像特徴に関する特定のCADシステム診断決定とは異なる前記複数の訓練画像特徴のサブセットに対応した前記複数の臨床医診断決定のサブセットと、
前記複数の訓練画像特徴の前記サブセットに対応した前記特定のCADシステム診断決定のそれぞれに関するCLIスコアを定義する、前記コンピューティングデバイスによって実行される関数と、
を有する追加の機械学習が、前記コンピューティングデバイスに適用される、装置。
An apparatus having a computing device, wherein the computing device is trained by machine learning to generate a recommendation class based on image features using a cost function of a weighting term, and a specific parameter of the cost function Are weighted or penalized for specific image features associated with known examples of predetermined clinical significance,
A plurality of clinician diagnostic decisions accessed by the computing device from an operator corresponding to each of a plurality of training image features, each of the plurality of initial clinician diagnostic decisions having a clinician confidence. Multiple clinician diagnostic decisions,
A plurality of CAD system diagnostic decisions corresponding to each of the plurality of training image features accessed by the computing device, each of the plurality of CAD system diagnostic decisions being a combination of a classifier output score or an ensemble of scores A plurality of CAD system diagnostic decisions,
A subset of the plurality of clinician diagnostic decisions corresponding to the subset of the plurality of training image features different from a particular CAD system diagnostic decision for the plurality of training image features accessed by the computing device;
A function executed by the computing device that defines a CLI score for each of the particular CAD system diagnostic decisions corresponding to the subset of the plurality of training image features;
An apparatus wherein additional machine learning is applied to the computing device.
前記関数が、
特徴ベクトルXを所与として、及び前記オペレータが、ラベルZを選択し、及びCADシステム推薦が、ラベルWによって定義され、既知のグラウンドトゥルースが、ラベルQとして定義される、クラスcにある確率を計算するためのP(c/X;及びZ;及びW;及びQ)を有する、請求項18に記載の装置。
The function is
Given the feature vector X and the operator selects label Z, and the probability that the CAD system recommendation is in class c, defined by label W and known ground truth is defined as label Q 19. An apparatus according to claim 18 having P (c / X; and Z; and W; and Q) for calculation.
前記CLIスコアが、確率的分類を使用して、前記少なくとも一人のオペレータによって与えられた中間値を考慮に入れることによって、前記コンピューティングデバイスが前記推薦クラスを正しく生成する確率を定義する、請求項18に記載の装置。   The CLI score defines a probability that the computing device correctly generates the recommendation class by taking into account an intermediate value provided by the at least one operator using probabilistic classification. The device according to claim 18.
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